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        大型二十面體蛋白質(zhì)納米籠的精確設(shè)計推動了生物工程界限
        
			
        
				2019-01-18 09:55:13
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        受到蛋白質(zhì)分子機器和自然界中觀察到的材料的形式和功能的啟發(fā)，例如保護病毒基因組的殼，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計了10個大的120亞基雙組分蛋白質(zhì)復(fù)合物。這些結(jié)構(gòu)不僅可以建立原子級精度，還可以封裝其他材料。
        

        大型二十面體蛋白質(zhì)納米籠的精確設(shè)計推動了生物工程界限
        

        這些材料被設(shè)計成具有二十面體對稱性，通過重復(fù)幾何布置提供有效的構(gòu)造，同時最大化用于承載有效載荷的包裝空間。二十面體是一個20邊的多邊形，是測地圓頂?shù)幕窘挝?。這些新分子結(jié)構(gòu)的成功設(shè)計和實驗表征在本周的科學(xué)封面文章中有所報道。該論文的標(biāo)題是“精確設(shè)計的兆量子級雙組分二十面體蛋白復(fù)合物”。11人團隊的首席研究員是Jacob B. Bale，他最近畢業(yè)于華盛頓大學(xué)分子與細胞生物學(xué)博士。程序。他現(xiàn)在是西雅圖Arzeda公司的研究科學(xué)家。
        

        資深作者是華盛頓大學(xué)蛋白質(zhì)設(shè)計研究所的David Baker和Neil P. King。貝克是華盛頓大學(xué)生物化學(xué)教授和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員，金是翻譯研究員和代理助理教授。這項工作是與加州大學(xué)洛杉磯分校和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的Janelia研究園區(qū)的研究人員密切合作進行的。
        

        “我們開始設(shè)計能夠通過受控的體外[試管]裝配來包裝大分子貨物的雙組分二十面體蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，”研究人員寫道，他們努力為實際應(yīng)用創(chuàng)造新的納米機器。通過華盛頓大學(xué)開發(fā)的分子建模軟件和世界上越來越多的其他機構(gòu)，在原子水平上設(shè)想了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。包含納米結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)在DNA序列中編碼并在細菌細胞內(nèi)部產(chǎn)生，共同作為小蛋白質(zhì)制造工廠。然后通過各種技術(shù)純化和表征蛋白質(zhì)。發(fā)現(xiàn)其中10種材料與設(shè)計模型密切配合。
        

        本研究報道的蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)是迄今為止最大的設(shè)計蛋白質(zhì)復(fù)合物，由X射線晶體學(xué)證實。分子量在1.8到2.8兆道爾頓之間，直徑在24到40納米之間，這些設(shè)計在尺寸上與含有小病毒遺傳物質(zhì)的蛋白質(zhì)殼相當(dāng)。
        

        這些新設(shè)計的分子內(nèi)部的空腔，以及混合分子組分的各種方法，使它們非常適合封裝各種材料。
        

        作為貨物包裝能力的初步證明，研究人員能夠?qū)⑺麄兊牡鞍踪|(zhì)納米籠子封裝到增壓綠色熒光蛋白的有效載荷中。這種化合物在某些北太平洋水母中發(fā)出明亮的熒光。熒光蛋白通常用于實驗室中以研究細胞的內(nèi)部工作以及生物學(xué)研究和生物工程的許多其他方面。
        

        研究人員說，原子級精度和設(shè)計材料的快速，可控組裝，它們的大小和復(fù)雜性，以及它們具有附加功能的基因改造能力，“將生物分子工程的界限推向了新的領(lǐng)域”。
        
			

			
          
        
			
        
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