非均衡合成とハイブリッドの無機タンパク質ナノ構造の組み立ては,設計されたDNA結合タンパク質を用いて行われます

科学分野:

• バイオマテリアル科学 バイオマテリアル科学
• ナノテクノロジー ナノテクノロジー
• プロテイン工学は,タンパク質の

背景:

• 生物学的システムは,特定の条件下で,骨や殻などの無機物質を組み立てます.
• 均衡状態の外での無機合成の制御は難しい.
• タンパク質は,無機物質の形成に影響を与えることができます.

研究 の 目的:

• 非均衡条件下における無機ナノ構造の形成を制御できるタンパク質を設計する.
• 銅 (II) オキシード (Cu2O) ナノ粒子合成を用いてこの能力を実証する.
• タンパク質誘導ナノ粒子安定化のメカニズムを調査する.

主な方法:

• Cu2O結合配列 (CN225) を有するDNA結合タンパク質TraI (TraIi1753::CN225) の誘導体を設計する.
• Cu2Oナノ粒子を室温での前駆体電解質に合成して,エンジニアリングされたタンパク質で.
• 伝送電子顕微鏡,電子 difraktion,およびタンパク質吸収研究を使用してナノ粒子構造と安定性を特徴づけ.

主要な成果:

• 安定したCu2Oナノ粒子は,溶解性製品よりもはるかに低い条件下で形成されました.
• 設計されたタンパク質TraIi1753::CN225は,Cu2Oナノ粒子の非均衡合成を指揮しました.
• ナノ粒子は,2nm Cu2Oのコアとタンパク質の殻を持つコア・シェル構造を示した.
• タンパク質の殻は,ナノモラー表面結合親近性 (Kd = 1.2 x 10^-8 M) を通して安定性を提供しました.
• タンパク質の殻はDNA結合活動を保持し,DNAにナノ粒子の組織を可能にしました.

結論:

• 固有の無機合成活動が欠けているタンパク質は,不均衡の無機ナノ構造の形成を制御するために設計することができます.
• エンジニアリングされたタンパク質は,生物学的硬組織組立プロセスを真似ることができます.
• タンパク質の殻は,無機ナノ粒子を安定させ,生物学的機能を維持する上で重要な役割を果たします.