東京工業(yè)大學(Tokyo technology institute)的研究人員成功地用工程蛋白質(zhì)晶體交聯(lián)而成的微小支架構(gòu)建了蛋白質(zhì)納米管。這一成就可以加速許多生物醫(yī)學和生物技術(shù)應用中人工酶、納米載體和遞送系統(tǒng)的發(fā)展。
由東京工業(yè)大學生物分子工程系上野孝文領(lǐng)導的團隊開發(fā)了一種將蛋白質(zhì)組裝成有序納米管的創(chuàng)新方法。量身定制的蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)具有很強的研究興趣，因為它們可以用于開發(fā)高度特異性和強大的催化劑、靶向藥物和疫苗遞送系統(tǒng)以及許多其他有前途的生物材料。
由于蛋白質(zhì)在不同條件下(如酸堿度和溫度)自由相互作用的無組織方式，科學家在水溶液中構(gòu)建蛋白質(zhì)組裝體具有挑戰(zhàn)性。發(fā)表在《化學科學》雜志上的這種新方法通過使用蛋白質(zhì)晶體克服了這些問題，蛋白質(zhì)晶體是蛋白質(zhì)自組裝成所需結(jié)構(gòu)的有前途的支架。該方法有四個步驟，如從蛋白質(zhì)晶體構(gòu)建納米管所示：
工程蛋白的制備
形成蛋白質(zhì)晶體支持物
形成交聯(lián)晶體
通過溶解支架釋放蛋白質(zhì)納米管。由組裝結(jié)構(gòu)的有序排列組成的晶體系統(tǒng)使得通過交聯(lián)來穩(wěn)定組裝結(jié)構(gòu)來控制感興趣的精確化學相互作用變得容易——這是溶液中蛋白質(zhì)交聯(lián)所不能實現(xiàn)的成就。研究人員選擇了一種名為RubisCO的天然蛋白質(zhì)作為納米管的構(gòu)件。RubisCO由于其高穩(wěn)定性可以保持其形狀，其先前研究的晶體結(jié)構(gòu)已被推薦用于本研究。
東京工業(yè)大學鈴鹿代生物材料分析系采用透射電子顯微鏡(TEM)成像，團隊成功證實了蛋白質(zhì)納米管的形成。研究還表明，蛋白質(zhì)納米管可以保持其酶活性。Ueno說：“我們的交聯(lián)方法可以有效地促進晶體每個管中所需位置(特定半胱氨酸位點)的晶體支架的形成。“目前，由于蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)沉積了10多萬種蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)，我們的方法可以應用于其他蛋白質(zhì)晶體，構(gòu)建超分子蛋白質(zhì)組分，如籠、管、片等。”這項研究中的納米管可用于各種應用。該管為外來分子積累提供了環(huán)境，可作為藥物相關(guān)領(lǐng)域的遞送平臺。該管也可能具有催化作用，因為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)單元在本質(zhì)上具有酶活性。
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