蛋白质晶体纳米管生物分子工程的突破

东京工业大学(Tokyo technology institute)的研究人员成功地用工程蛋白质晶体交联而成的微小支架构建了蛋白质纳米管。这一成就可以加速许多生物医学和生物技术应用中人工酶、纳米载体和递送系统的发展。

由东京工业大学生物分子工程系上野孝文领导的团队开发了一种将蛋白质组装成有序纳米管的创新方法。量身定制的蛋白质纳米结构具有很强的研究兴趣，因为它们可以用于开发高度特异性和强大的催化剂、靶向药物和疫苗递送系统以及许多其他有前途的生物材料。

由于蛋白质在不同条件下(如酸碱度和温度)自由相互作用的无组织方式，科学家在水溶液中构建蛋白质组装体具有挑战性。发表在《化学科学》杂志上的这种新方法通过使用蛋白质晶体克服了这些问题，蛋白质晶体是蛋白质自组装成所需结构的有前途的支架。该方法有四个步骤，如从蛋白质晶体构建纳米管所示：

工程蛋白的制备

形成蛋白质晶体支持物

形成交联晶体

通过溶解支架释放蛋白质纳米管。由组装结构的有序排列组成的晶体系统使得通过交联来稳定组装结构来控制感兴趣的精确化学相互作用变得容易——这是溶液中蛋白质交联所不能实现的成就。研究人员选择了一种名为RubisCO的天然蛋白质作为纳米管的构件。RubisCO由于其高稳定性可以保持其形状，其先前研究的晶体结构已被推荐用于本研究。

东京工业大学铃鹿代生物材料分析系采用透射电子显微镜(TEM)成像，团队成功证实了蛋白质纳米管的形成。研究还表明，蛋白质纳米管可以保持其酶活性。Ueno说：“我们的交联方法可以有效地促进晶体每个管中所需位置(特定半胱氨酸位点)的晶体支架的形成。“目前，由于蛋白质数据库中已经沉积了10多万种蛋白质晶体结构，我们的方法可以应用于其他蛋白质晶体，构建超分子蛋白质组分，如笼、管、片等。”这项研究中的纳米管可用于各种应用。该管为外来分子积累提供了环境，可作为药物相关领域的递送平台。该管也可能具有催化作用，因为蛋白质结构单元在本质上具有酶活性。

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