Guld tilføjer glansen af ​​reversibel samling til proteinbure

Proteinbure - kapsellignende strukturer, der består af adskillige proteinmolekyler - udfører roller i naturen, der har inspireret deres anvendelse på områder som lægemiddellevering. Deres kontrollerede samling er derfor af særlig forskningsinteresse; imidlertid, den stimuli-responsive adskillelse af proteinbure er endnu ikke blevet rapporteret. Nu, et internationalt forskerhold har rapporteret guldstyret reversibel samling af 3-D proteinbure. Deres resultater er offentliggjort i Naturforskning .

Rapporterede metoder til fremstilling af proteinbure baseret på protein-protein-interaktioner, såsom hydrogenbinding og hydrofobe interaktioner, kan resultere i stabile bure; imidlertid, sådanne samlinger er statiske og, når de først er dannet, tilbyder de ikke nogen form for smart kontrol. I modsætning, samling, der bruger metalioner til at lette interaktioner mellem proteiner, giver en frigivelsesmekanisme.

Selvom metaldrevet samling af proteiner er blevet rapporteret, eksempler på 3-D burstrukturer fremstillet på denne måde er sjældne. Forskerne konstruerede et ringformet protein kendt som TRAP (trp RNA-binding attenuating protein), så det udviste ensartede thiolgrupper af cysteindele. Tilføjelse af en kilde til guldioner til proteinerne i opløsning førte til samling af 3-D proteinbure, baseret på guld-svovl interaktioner, inden for få minutter.

"Ved at modificere proteinbyggestenene har vi været i stand til at styre samlingen af ​​bure på en måde, der også giver os kontrol over deres stabilitet, " Forfatter af undersøgelsen Kenji Iwasaki forklarer. "Proteinerne, der blev samlet inden for få minutter efter at have introduceret guld i systemet, og kryo-elektronmikroskopi gjorde det muligt for os tydeligt at se de dannede strukturer, som har en diameter på ca. 22 nm."

Detaljeret analyse af formen af ​​proteinburene viste, at strukturerne består af 24 ringe arrangeret til at give seks firkantede åbninger. Dette arrangement er kendt som en snub cube, et arkimedisk fast stof, som forskerne mener ikke tidligere er blevet observeret i naturen.

Burstrukturerne viste sig at være stabile over en række temperaturer, inklusive ved 95 °C i flere timer, og blev også fundet at være robuste i nærværelse af en række kemikalier, der er i stand til at forstyrre hydrogenbundne strukturer. Imidlertid, i nærvær af reduktionsmidler, herunder biologisk relevante antioxidanter til stede i kroppen, burene kunne skilles ad.

"Den reversible kontrol af burets stabilitet er en spændende funktion i forhold til at levere smarte egenskaber til dynamiske lastleveringsapplikationer, " Professor Iwasaki forklarer. "Men, ud over disse praktiske funktioner, observationen af ​​en hidtil uset strukturel arkitektur, der ikke har, til vores viden, blevet observeret i naturen og har paralleller i islamisk kunst, har givet en interessant dimension til vores resultater."