Nanorør bygget af proteinkrystaller:Gennembrud inden for biomolekylær teknik

Forskere ved Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) har konstrueret protein-nanorør fra små stilladser fremstillet ved tværbinding af konstruerede proteinkrystaller. Præstationen kunne fremskynde udviklingen af ​​kunstige enzymer, transportører i nanostørrelse og leveringssystemer til en lang række biomedicinske og bioteknologiske applikationer.

En innovativ måde til samling af proteiner i velordnede nanorør er blevet udviklet af en gruppe ledet af Takafumi Ueno ved Tokyo Techs afdeling for biomolekylær teknik.

Skræddersyede protein-nanostrukturer har stor forskningsinteresse, da de kunne bruges til at udvikle meget specifikke og kraftfulde katalysatorer, målrettede lægemiddel- og vaccinationsleveringssystemer, og til design af mange andre lovende biomaterialer.

Forskere har stået over for udfordringer med at konstruere proteinsamlinger i vandig opløsning på grund af de uorganiserede måder, hvorpå proteiner interagerer frit under forskellige betingelser som pH og temperatur.

Den nye metode, rapporteret i journalen Kemisk videnskab , overvinder disse problemer ved at bruge proteinkrystaller, som fungerer som et lovende stillads for proteiner til selvsamling til ønskede strukturer. Metoden har fire trin, som illustreret i Konstruktion af nanorør fra proteinkrystaller:

• fremstilling af et fremstillet protein
• dannelse af proteinkrystal -stilladset
• dannelse af en krydsbundet krystal
• frigivelse af protein -nanorørene ved at opløse stilladset.

Krystalsystemet, sammensat af det ordnede arrangement af samlede strukturer, gør det let at kontrollere præcise kemiske interaktioner af interesse ved tværbinding for at stabilisere forsamlingsstrukturen-en præstation, der ikke kan opnås ved tværbinding af proteiner i opløsning.

Forskerne valgte et naturligt forekommende protein kaldet RubisCO som byggesten til konstruktion af nanorør. På grund af sin høje stabilitet, RubisCO kunne beholde sin form, og dens krystalstruktur fra tidligere forskning havde anbefalet den til denne undersøgelse.

Brug af Transmission Electron Microscopy (TEM) billeddannelse i Tokyo Techs Suzukakedai Biomaterials Analysis Division, holdet bekræftede med succes dannelsen af ​​protein -nanorørene.

Undersøgelsen viste også, at protein -nanorørene kunne bevare deres enzymatiske evne.

"Vores tværbindingsmetode kan lette dannelsen af ​​krystalstilladset effektivt på den ønskede position (specifikke cysteinsteder) inden for hvert rør i krystallen, "siger Ueno." På nuværende tidspunkt, siden mere end 100, 000 proteinkrystalstrukturer er blevet deponeret i proteindatabanken, vores metode kan anvendes på andre proteinkrystaller til konstruktion af supramolekylære proteinsamlinger, såsom bure, rør, ark. "

Nanorøret i denne undersøgelse kan bruges til forskellige applikationer. Røret tilvejebringer miljøet for akkumulering af de eksogene molekyler, der kan bruges som platforme til levering på farmaceutisk relaterede områder. Røret kan også være potentiale for katalyse, fordi proteinbyggesten har den enzymatiske aktivitet i naturen.