Molecular assembly routes for biological materials

Julkaisun otsikon käännös: Molekulaariset järjestäytymisreitit biologisissa materiaaleissa

Laura Lemetti

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Biologiset materiaalit tarjoavat laajan valikoiman toiminnallisia ominaisuuksia, jotka inspiroivat uusien synteettisten biomateriaalien kehitystä. Esimerkiksi hämähäkin silkkiä on tutkittu laajasti sen poikkeuksellisten mekaanisten ja adheesio-ominaisuuksien vuoksi. Välivaiheet, jotka johtavat molekyylien oikeaan järjestäytymiseen, ja jotka ovat hämähäkin silkin erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien perusta, ovat monimutkaisia, eikä niitä vielä ymmärretä kunnolla. Tämä on yksi suurimmista syistä, jonka takia synteettiset silkkimateriaalit ovat ominaisuuksiltaan huonompia kuin luonnolliset materiaalit. Tämä väitöskirja pyrkii vastaamaan siihen, miten saamme tuotua rekombinanttiset hämähäkin silkkiproteiinit yhteen liukoisessa muodossa niin, että ne voivat muodostaa vahvojen materiaalien edellyttämät vuorovaikutukset ja mikrorakenteet. Neste-neste faasierottumisen (koaservoitumisen) rooli molekyylien järjestäytymiselle on erityisen kiinnostava. Useiden luonnon organismien uskotaan käyttävän koaservaatiota välivaiheena toiminnallisten materiaalien tuottamisessa. Siksi materiaalitieteelle olisi erittäin tärkeää, että sen rooli molekyylien järjestäytymiselle ymmärrettäisi paremmin. Julkaisussa I tutkittiin rekombinanttisen silkinkaltaisen proteiinin, CBM-eADF3-CBM, koaservaatiota välivaiheena kuitujen muodostumiselle. Olosuhteita muuttamalla saatiin aikaan kahdenlaisia koaservaatteja: nestemäisiä ja kiinteitä. Nestemäiset koaservaatit mahdollistivat kuitujen vedon ollen siksi kiinnostavampia lisätutkimuksille. Julkaisussa II tutkittiin molekulaarisen pakkaamisen (crowding) vaikutusta CBM-eADF3-CBM:n koaservaatiolle. Dekstraania käytettiin inerttinä pakkausaineena ja se mahdollisti faasierottumisen tutkimisen matalammassa konsentraatiossa ja kontrolloidussa systeemissä. Dekstraani mahdollisti myös koaservaation termodynamiikan tutkimisen, mistä saimme lisätietoa koaservaation mekanismista. Julkaisu III esittää CBM-eADF3-CBM:n ahdeesio-ominaisuudet delignifioidun selluloosan kanssa. Delignifioitu selluloosa osoittautui hyväksi mallisysteemiksi adheesion tutkimiselle ja CBM-eADF3-CBM muodosti vahvan adheesion sen kanssa. Julkaisussa IV kehitettiin metodi luonnollisen kokoisten silkkiproteiinien tuottamiseksi ja tutkittiin proteiinin pituuden vaikutusta koaservaatioon. Translaation jälkeinen in vitro -ligaatio SpyCatcher2-SpyTag proteiini-peptidi -parin avulla osoittautui tehokkaaksi tavaksi tuottaa luonnollisen kokoisia silkkiproteiineja. Proteiinin pidentäminen alensi koaservaation vaatimaa kriittistä konsentraatiota ja lisäsi tietämystämme faasierottumiseen johtavasta molekyylien järjestäytymisestä. Yhteenvetona tulokset osoittavat, että rekombinanttisia silkkiproteiineja voidaan käyttää materiaalien muodostumiseen johtavan molekyylien järjestäytymisen ymmärtämiseen. Koaservaatio osoittautui tärkeäksi välivaiheeksi materiaalin muodostumiselle ja tässä väitöskirjassa kehitetyt tutkimusmetodit lisäsivät tietoa molekyylien järjestäytymisprosesseista.
Julkaisun otsikon käännösMolekulaariset järjestäytymisreitit biologisissa materiaaleissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Linder, Markus, Vastuuprofessori
  • Aranko, Sesilja, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0814-9
Sähköinen ISBN978-952-64-0815-6
TilaJulkaistu - 2022
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • neste-neste faasierottuminen
  • koaservaatio
  • rekombinanttisilkkiproteiini
  • hämähäkin silkki
  • adheesio
  • in vitro -ligaatio

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Molekulaariset järjestäytymisreitit biologisissa materiaaleissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä