蛋白质纳米笼人工设计的研究进展

资料来源：中国科学院武汉病毒研究所2022-02-05 09336042

最近，中国科学院中国科学院武汉病毒研究所及其合作伙伴从头开始设计并构建了一种具有可调透氧性的人工蛋白质纳米笼(PNC)结构。PNC广泛存在于生物界。它是由蛋白质亚基通过精确有序的自组装形成的笼状功能纳米结构。它有多种类型(如病毒衣壳、细菌隔室和铁蛋白超家族)。它是蛋白质、核酸和矿物质等生物活性分子储存、传递和代谢调节的关键载体，在细胞中也可以是特异性和高效的。

最近，中国科学院中国科学院武汉病毒研究所及其合作伙伴从头开始设计并构建了一种具有可调透氧性的人工蛋白笼(PNC)结构。

PNC广泛存在于生物学中。它是蛋白质亚基通过精确有序的自组装形成的笼状功能结构。它有多种类型(如病毒衣壳、微室和铁蛋白超家族)。它是蛋白质、核酸和矿物质等生物活性分子储存、传递和代谢调控的关键，也能为细胞内特异高效的酶催化提供有限的空间。从材料科学的角度来看，PNC具有编码、空间寻址、生物合成和易于功能化等优势，为靶向诊疗、催化、mRNA递送、光子学等应用提供了重要的技术平台。除了开发和利用天然的PNC，从头开始设计PNC一直是领域医生的方向。尽管有一些成功的尝试，但设计具有特定材料渗透性的PNC仍然非常具有挑战性。

蓝藻羧酸酯酶外壳是一种类似于病毒衣壳的PNC，由多种蛋白质组成，具有材料渗透性选择性(碳酸氢盐可渗透但氧气不可渗透)。受此启发，中国科学院武汉病毒研究所等人的研究团队以羧酸酯酶顶点蛋白CcmL五聚体为构建单元，结合以往病毒衣壳蛋白-无机纳米粒子杂化组装的研究基础，通过界面设计，指导以量子点为模板组装CcmL五聚体，形成直径12 nm的PNC。用固体核磁共振和冷冻电镜分析了PNC的结构。发现PNC为规则的二十面体对称结构，五聚体之间的相互作用界面高度保守，并观察到蛋白质与量子点之间的相互作用位点。这是世界上首次在蛋白质-无机杂化组装中获得具有原子分辨率的蛋白质结构。

基于高分辨率的结构信息，研究团队利用亲和分子贴片封闭PNC外壳的孔洞，可逆地控制笼子的透氧性，从而建立了门控机制，首次实现了对特定分子渗透性可控的PNC的人工设计。CcmL PNC有望用于氧敏感或响应材料的储存、催化、运输和传感，也可用于羧酸酯酶样人工细胞器的设计。此外，本研究建立的基于量子点和铱配合物的两种氧传感策略也为相关生物研究提供了新的方法。

相关结果发表于《美国国家科学院院刊》。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略科技先导项目、国家重点研发计划等项目的支持。(100yiyao.com)

版权声明

本网站标注“来源：百医网”或“来源：bioon”的文字、图片、音视频资料均属于百医网网站版权所有。未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将承担责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：百医网”。其他来源的文章均为转载。本网站所有转载都是为了传递更多信息。转载不代表本网站的立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户在随时阅读、评论、分享百医网APP。请扫描二维码下载-