Two- and three-dimensional nanostructures incorporating biopolymers, such as nucleic acid, and peptides are currently under active investigation. Related medical application of these nanostructures includes targeted drug and gene delivery, for which issues relating to the exhibition and the control of specific properties inside the cell. In routine fabrications, biopolymers are usually encapsulated in a spherical or sphere-like structure or bound to a nanostructure surface. Nevertheless, modulation of the nanostructure via the assembly and disassembly of itself has never been fully examined. We designed a structure-controllable building block in this respect, PNA-peptide hybrid, of which the nanostructure was formed by peptide-peptide interactions first and the recursive formation and disintegration of the corresponding secondary structure were induced by manipulating the binding affinity of PNA. The PNA-$\Beta$-sheet peptide hybrid structure is especially found to form secondary structure itself of the dot, or sphere shape and by the co-assembly with peptides the nanofiber is then formed. Interestingly, the structure of the nanofiber could be controlled by specific concentrations of the complementary nucleic acid. Utilizing such characteristics, various applications of the hybrid structure in many fields are expected.
세포 안에서 기능을 발현하고 조절할 수 있는 물질을 위해 핵산이나 펩타이드와 같은 바이오 폴리머를 사용한 2차 3차원 구조물에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 주로 나노 크기의 구조물에 특정성분을 주입하거나 표면에 결합시키는 형태로 디자인되었고 구조 자체가 조립과 붕괴를 반복함으로써 물질을 전달하는 연구는 아직 진행된 적이 없다.
우리는 여기에 포커스를 맞춰 나노 구조의 조절이 가능한 PNA-peptide hybrid를 디자인 하였다. 펩타이드 상호작용에 의해 나노 구조물을 형성하고 PNA의 결합 강도를 조절하여 이것의 2차 구조를 형성과 붕괴를 반복적으로 일어날수 있게 하였다. Hybrid 자체적으로 $\Beta$ -sheet를 형성함으로써 sphere와 같은 2차 구조를 만들고 Tm을 통해 상보적인 PNA, DNA, Hybrid와 더 단단하게 결합하는 것을 알 수 있었다. 게다가 펩타이드와 co-assembly를 통해 nanofiber를 형성하고 흥미롭게도 이 nanofiber는 특정 농도에서 상보적인 핵산을 넣어 줌으로써 그 구조가 조절할 수 있었다. 구조와 특성분석은 CD, AFM Tm.을 통해서 얻은 결과로 얻을 수 있었고 이러한 특성으로 hybrid는 DDS(drug delivery system), Antisense drug등 다양한 분야에 응용이 가능할 것이다.
