金ナノ粒子の結合と分離をコンピューターで設計された亜鉛調整タンパク質で制御する

科学分野:

• バイオマテリアル科学
• ナノテクノロジー
• タンパク質工学

背景:

• ナノ粒子のバイオポリマー機能化により 多用途のハイブリッド材料が生まれます
• タンパク質は複雑な構造,組み立て,そしてエンジニアリングのための認識能力を提供します.
• DNAプログラミングは長さや認識を 提供しますが タンパク質の汎用性は欠けています

研究 の 目的:

• 逆転可能なナノ粒子アセンブリのためのタンパク質を計算的に設計する.
• 制御されたナノ粒子分離のためにタンパク質の長さを設計する.
• 亜鉛イオン媒介のタンパク質ナノ粒子の相互作用を調査する.

主な方法:

• Zn2+の調整部位による計算式タンパク質設計.
• 設計されたタンパク質を金ナノ粒子の表面に共性結合させる.
• 表面プラズモン共振 (SPR) と伝送電子顕微鏡 (TEM) を用いてナノ粒子の結合と分離を監視する.
• Zn2+への反応としてタンパク質の構造変化と自己組織化を研究する.

主要な成果:

• 設計されたタンパク質は,Zn2+結合で螺旋型ホモダイマーに自己組み立てられる.
• タンパク質はZn2+経由で反転可能な金ナノ粒子結合を媒介した.
• ナノ粒子の分離は,タンパク質の長さ (ヘリキュールリピート単位) によって調整可能であった.
• SPR赤移転とTEMは,Zn2+依存のナノ粒子結合と分離変化を確認した.

結論:

• 計算で設計されたタンパク質は 調節可能で反転可能なナノ粒子の組み立てを可能にします
• タンパク質の構造,折り畳み,長さ,およびイオン反応は,特定の機能のために設計することができます.
• このアプローチは,ナノ粒子間の距離と物質特性を正確に制御します.