利兹大学的科学家开发了一种方法，可以帮助设计由蛋白质制成的新一代合成生物材料。这种生物材料最终可以应用于关节修复或伤口愈合以及医疗保健和食品生产的其他领域。

但基本挑战之一是控制和微调蛋白质构建块组装成构成生物材料基础的复杂蛋白质网络的方式。

利兹的科学家正在研究单个蛋白质构建块的结构和力学变化——纳米尺度的变化——如何在宏观层面改变生物材料的结构和力学，同时保持蛋白质网络的生物功能。

在科学杂志ACS Nano发表的一篇论文中，研究人员报告说，他们能够通过去除蛋白质构建块中的特定化学键来改变蛋白质网络的结构。他们称这些键为“蛋白质主食”。

去除蛋白质主食后，单个蛋白质分子在连接在一起并组装成网络时更容易展开。这导致了一个网络，其中折叠蛋白质的区域被包含未折叠蛋白质的区域连接起来，从而导致生物材料的机械性能非常不同。

负责这项研究的利兹物理与天文学院的 Lorna Dougan 教授说：“蛋白质显示出惊人的功能特性。我们想了解如何在使用蛋白质作为构建块的材料中利用这种多样化的生物功能。

“但要做到这一点，我们需要了解纳米级、单个分子水平的变化如何在宏观水平上改变蛋白质的结构和行为。”

同样来自物理与天文学学院、该论文的第一作者马特休斯博士说：“通过去除‘蛋白质主食’来控制蛋白质构建块的展开能力导致显着不同的网络架构，具有显着不同的机械行为和这表明蛋白质构建块的展开在蛋白质网络的结构和随后的机制中起着决定性的作用。”

研究人员使用了利兹阿斯特伯里结构分子生物学中心和物理与天文学院的设施，以及牛津郡 STFC 卢瑟福阿普尔顿实验室的 ISIS 中子介子源设施。使用中子束，当纳米钉被移除时，它允许他们识别蛋白质网络结构的关键变化。

结合实验工作，利兹物理与天文学院的研究员 Ben Hanson 博士模拟了正在发生的结构变化。他发现，特别是在网络形成过程中蛋白质展开的行为，对于定义蛋白质水凝胶的网络结构至关重要。

Dougan 教授补充说：“改变蛋白质 构建块的纳米级特性的能力，从刚性、折叠状态到柔性、展开状态，为创建具有可控结构和力学的功能性生物材料提供了强有力的途径。”