El diseño positivo y negativo conduce a un control composicional en heterotrímeros de colágeno AAB

Aunque el colágeno es la proteína más abundante en el cuerpo humano y tiene al menos 28 tipos, la investigación que involucra sistemas miméticos de colágeno solo recientemente ha comenzado a considerar la capacidad innata del colágeno para controlar la composición y el registro de la hélice. Las hélices triples de colágeno pueden ser homotrímeras o heterotrímeras, y mientras que algunos tipos de colágeno natural forman solo una composición específica de hélice, otros pueden formar múltiples composiciones. Es fundamental comprender plenamente y, si es posible, reproducir el control que tiene el colágeno nativo sobre la composición y el registro de la hélice. En este artículo, utilizamos tanto el diseño positivo como el negativo para el ensamblaje de heterotrímeros AAB específicos utilizando aminoácidos cargados para formar interacciones electrostáticas intrahélice, que promueven la formación de heterotrímeros y al mismo tiempo desalentamos los homotrímeros. Los homotrímeros se desincentivan aún más al reducir el contenido de hidroxiprolina, lo que de otro modo llevaría a la promoción no específica de la formación de hélices triples. Combinamos péptidos en una relación de 2:1 en la que el péptido más abundante tiene una carga de 1/2 y opuesta a la del péptido menos abundante, lo que puede resultar en la formación de un heterotrímero AAB eléctricamente neutral. Usando este enfoque, somos capaces de diseñar sistemas miméticos de colágeno con control total sobre la composición de la hélice triple resultante. Todos los informes anteriores sobre heterotrímeros de colágeno sintético han mostrado poblaciones mixtas con respecto a la composición debido a cantidades variables de homotrímeros residuales. Nuestros resultados proporcionan una mayor comprensión del autoensamblaje de secuencias colágenas, así como un esquema de diseño novedoso, tanto positivo como negativo, para la síntesis de miméticos de matriz extracelular.