生物学的に活性な二次タンパク質2D材料の設計

科学分野:

• 合成生物学
• 材料科学
• タンパク質工学

背景:

• オーダーされた二次元配列はバイオエンジニアリングにおいて重要なものですが,通常は単一のタンパク質成分を使用します.
• マルチコンポーネントの材料は,組み立てと機能の制御を強化します.
• 細胞膜のようなダイナミックな基板に 秩序を課す能力が欠けていました

研究 の 目的:

• バイナリタンパク質層の共同組み立てを設計するための計算方法を開発する.
• 新しく自己組み立て可能な 多成分タンパク質配列を 作り出すこと
• これらの配列が細胞の反応を調節し,エンドサイトーシスに抵抗することを研究する.

主な方法:

• 二面型タンパク質の間の硬直なインターフェースの計算設計.
• 設計されたタンパク質をp6m格子にインビトロで自己組み立て
• 原子力顕微鏡と定量顕微鏡を用いた支持された二重層と生細胞の特徴化.
• 配列コンポーネントの機能化により,リガンドを表示する表面が作られます.

主要な成果:

• ナノモラー濃度で,ミリモラー溶性成分をマイクロメートルスケール,ほぼ結晶の配列に素早く,自発的に組み立てる.
• 計算モデルに高精度でp6m格子を成功裏に設計し組み立てました.
• 受容体のクラスタリング,タンパク質の徴集,シグナル伝達を 推進する能力が示されている.
• 配列は細胞膜に秩序を課し 抗体やナノケージとは異なり 内細胞分裂を抑制しました
• 調節可能なエンドサイトーシスの抑制は,治療的な応用の可能性を提供します.

結論:

• 新しい計算手法により 自己組み立てのバイナリタンパク質材料の設計が可能になります
• これらの材料は 特定の細胞の相互作用と機能のために 精密に設計できます
• 設計された配列は合成細胞生物学のためのプラットフォームを提供し,細胞表面相互作用と免疫応答を調節するための潜在的な治療効果があります.