新的笼子来捕获分子,突破了蛋白质设计的边界

时间:2020-01-25 17:19 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

新的笼子来捕获分子,突破了蛋白质设计的边界

蛋白质设计是一个流行的和快速发展的领域,科学家们设计了新的蛋白质笼-囊状纳米结构,用于基因治疗和靶向药物传递等目的。在实验室中形成的这些结构中,有许多可能在美观上令化学家满意,但它们的孔洞太大,无法困住目标分子,或者无法按指令打开,从而限制了它们的功能范围。

但是加州大学圣地亚哥分校化学和生物化学教授Akif Tezcan的最新研究发现,提供了一种有小孔的蛋白质结构——用化学术语来说就是“小孔”。发表在《自然》(Nature)杂志上的这些发现,突破了合成蛋白质设计的极限,超越了人们所认为的最先进水平。

Tezcan解释说:“如果分子可以自由地通过这些孔洞来来回回地运动,你就不可能在洞里储存小东西了。”“人们以前设计的蛋白质笼子形状和对称性都是对的,但它们大多像威浮球一样——不一定能把内部和外部分隔开。”

通过裁剪具有多个金属结合位点的小蛋白构建块的表面,Tezcan的团队开发了一种新的蛋白质笼,它具有小气孔,可以安全地将分子困在里面。

“这个项目是该领域的一个重要的补充,因为它证明了最小设计可以用来产生模块化的,刺激负责的蛋白笼,接近自然进化系统的复杂性,”该研究的合著者Rohit Subramanian说,他是Tezcan实验室的一名研究生。

此外,新的结构可以通过化学、热或氧化还原(一组原子、分子或离子之间用相同的化学公式传递电子)反应来打开。根据Tezcan的说法,加州大学圣地亚哥分校的研究团队处于理想的位置,利用其无机化学的洞察力——特别是金属配位化学,创造了新的蛋白质笼设计,这使得情况有所不同。

这篇题为《通过正交化学相互作用构建蛋白质多面体》的论文的第一作者是Eyal Golub,他是Tezcan实验室的前博士后学者,他构想了这个项目并进行了许多实验。

“在评估我们的设计时,我们发现其中一个导致了一个六蛋白笼子的形成,而不是我们预期的12蛋白笼子,”Golub说。“这个结果对这个项目特别重要,因为它展示了一种适应性,允许使用相同的设计支架实现不同类型的笼形对称。”

因为蛋白质笼是紧密相连的多面体形状,就像足球一样,它们由简单的构件构成,必须符合严格的对称要求。其他设计师基本上避免了这一挑战,他们使用具有固有对称性的蛋白质构建块,通过相对强烈的相互作用将它们连接起来。然而,这些策略导致了多孔结构,不能像天然的蛋白质笼那样打开和关闭。例如,病毒就是自然界中蛋白质笼的例子。它们的内部含有遗传物质,并将其传递给受感染的宿主细胞。加州大学圣地亚哥分校的研究人员采用了一种新颖的策略,使他们能够在构建蛋白质笼的同时,通过金属离子来控制它们的动力学,从而使构建块以精确的方向和适当的对称性排列。

这篇论文还包括通过与加州大学圣地亚哥分校生物科学部分子生物学组的Tim Baker教授和他的团队合作,利用加州大学圣地亚哥分校的晶体学和低温电子显微镜(Cryo-EM)设备,使蛋白质笼的详细可视化成为可能。

“我们知道我们需要不同的技术来理解我们蛋白质笼子的结构,”Tezcan说。“在加州大学圣地亚哥分校,总有人有专业技能来帮助我们,有人愿意合作,教我们如何去做。”

至于下一步,Tezcan说还有更多的开发工作要做。

“我们能制造更大的笼子吗?我们能封装更大的货物吗?我们能把它们送到细胞里吗?”但我们最兴奋的是这个项目的基础和跨学科方面,它显示了简单的化学直觉在解决复杂的生物难题中的力量,”他说。

当前位置:主页 > 化学知识 >

声明:本文杏鑫娱乐整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/huaxue/598.html

围观: 次 | 责任编辑:杏鑫

延伸阅读

SEO关键字



回到顶部