2019-01-15 08:36:01
科学家利用模仿自然的方法诱导蛋白质形成合成结构

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科学家们一直梦想用自然界在生命系统中使用的相同原料制造合成结构 - 蛋白质相信这样的进步将允许转化纳米机器的发展,例如,精确地将化疗药物输送到肿瘤或光合作用的分子笼从光中获取能量的系统。现在,来自德克萨斯大学奥斯汀分校和密歇根大学的生物学家团队发明了一种用蛋白质构建合成结构的方法,就像在自然界中一样,这种方法很简单,可以用于各种目的。

“我们认为我们可以使用这些类似于乐高积木的结构来构建更大的东西,”UT奥斯汀分子生物科学助理教授,同一位作者在今天发表在“自然化学”杂志上的一篇新论文中说道。 “我们也知道修改基本配方以制作不同类型构建块的一些规则。”

作为概念验证,该团队通过将电荷施加到天然存在的蛋白质上的特定斑点,构建了类似于彼此堆叠的两个甜甜圈的微小结构。以前的研究人员已经设法从蛋白质中创造出合成结构,但只有在将某些东西粘贴在蛋白质上或从头开始创造新蛋白质之后,才能使早期的方法变得复杂,耗时且有限。相比之下,被称为“SUpercharged PRotein Assembly(SuPrA)”的新方法模仿了生物体中蛋白质的工作方式,因为它们使得分子机器能够发挥不同的生命功能:新方法中的结构是自我的 - 装配灵活。

“我们的方法是采用一种通常不会聚集的蛋白质,并为其提供许多潜在的位置,使其能够'选择'最适合其几何和化学的其余部分,”博士后安娜西蒙说。 UT奥斯汀分子生物科学系的研究员和该论文的共同第一作者。 “这很重要,因为它为我们提供了一种半导体蛋白质组织成更大结构的方法,而无需事先准确理解它们如何组合在一起。”

这种新方法的最初概念是由UT奥斯汀系统与合成生物学中心副主任Andy Ellington开发的,他也是分子生物科学教授和该研究的共同作者。

为了展示他们的概念,研究人员开始使用绿色荧光蛋白,这是一种标准蛋白,在各种生物实验中用作发光标签。他们使用前所未有的方法创建了两个略有不同的版本:添加电荷以吸引蛋白质形成离散的对称结构。一个版本在某些位置添加了正电荷,并且在具有第二版本的溶液中混合,其在某些位置具有负电荷。该团队发现每个版本都自组装成无数微小结构或大分子复合物,每个都具有相同数量和排列的蛋白质。

因为这种方法允许结构由天然存在的蛋白质构建,研究人员表示,它为科学提供了一种可扩展,可负担且可持续的新工具。

“这就像人们如何使用3D打印机用过去不会使用的材料制作东西,”泰勒说。 “这种新方法为我们提供了另一种材料选择。这些材料易于获得,价格低廉且对环境无害。”

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