生物活性二元蛋白二维材料的设计

科学领域:

• 合成生物学
• 材料科学
• 蛋白质工程

背景情况:

• 有序的二维阵列在生物工程中至关重要,但通常使用单个蛋白质组件.
• 多元组件材料提供了对组装和功能的更强的控制.
• 之前的设计缺乏对细胞膜等动态基质施加秩序的能力.

研究的目的:

• 开发一种用于设计联合组装二元蛋白层的计算方法.
• 创建具有可调节性质的新型,自组合的多元蛋白质阵列.
• 研究这些阵列在调节细胞反应和抵抗内细胞分裂中的应用.

主要方法:

• 在二面蛋白构建块之间的刚性接口的计算设计.
• 设计的蛋白质组件在体外自组装成p6m格子.
• 在支持的双层和活细胞上使用原子力显微镜和定量显微镜进行表征.
• 阵列组件的功能化以创建联体显示表面.

主要成果:

• 在纳米度下快速自发地将毫米级可溶性成分组合成微米级,近乎晶状的阵列.
• 成功设计和组装一个p6m网格,对计算模型具有很高的准确性.
• 证明了驱动受体聚类,蛋白质招募和信号传递的能力.
• 阵列对细胞膜施加了秩序,并抑制了内细胞分裂,与抗体或纳米不同.
• 可调节的内细胞抑制为治疗应用提供了潜力.

结论:

• 一种新的计算方法可以设计自组装的二元蛋白质材料.
• 这些材料可以精确地设计为特定的细胞相互作用和功能.
• 设计的阵列为合成细胞生物学提供了一个平台,对调节细胞表面相互作用和免疫反应具有潜在的治疗意义.