病毒细胞货船

启发的形式和功能蛋白质分子机器和材料在自然界中观察到,如贝壳保护病毒基因组,研究人员现在十大工程,120 -亚基,双组分蛋白质复合物。这些结构不仅与原子水平的准确性,建立自己还可以封装其他材料。

材料设计拥有二十面体对称,提供高效的建设通过重复几何安排,同时最大化包装携带有效载荷的空间。一个二十面体是一个20-sided多边形,测地线穹顶的基本建模单元。

的成功设计和实验表征这些新的分子结构的封面文章发表在本周的《科学》杂志上。本文题为“精确设计的双组分二十面体蛋白复合物megadalton-scale”。

相同的科学版还包含一个配置文件由罗伯特·服务,“游戏规则”,设计的蛋白质分子先驱大卫·贝克博士,华盛顿大学的生物化学教授和霍华德·休斯医学研究所研究员。

骁勇善战的首席研究员团队雅各布·b·贝尔最近毕业于华盛顿大学的分子和细胞生物学博士学位项目。他现在是一个研究员安泽达公司在西雅图。

的高级作者大卫·贝克和尼尔·p·华盛顿大学的国王的蛋白质设计研究所。贝克威斯康辛大学的生物化学教授和霍华德休斯医学研究所

调查员,国王是平移调查员和代理助理教授。工作进行了密切合作,洛杉矶加州大学的研究人员和霍华德·休斯医学研究所的Janelia研究校园。

“我们着手设计双组分二十面体蛋白质结构能够包装大分子通过控制货物,体外试管大会,”研究人员写道:他们努力为实际应用创造新的纳米机器。

蛋白质结构的设想在原子层面通过分子建模软件华盛顿大学的发展,越来越多的世界各地的其他机构。组成纳米结构在DNA序列编码的蛋白质,产生的细菌细胞内参与作为小型蛋白质制造工厂。被纯化的蛋白质和各种技术的特征。十的材料被发现匹配与设计模型。

这项研究报告的蛋白质纳米结构设计最大的蛋白复合物经x射线晶体学。分子量1.8至2.8 megadaltons和直径24 - 40纳米,设计规模的蛋白质外壳包含一个小病毒的遗传物质。

在这些新设计的分子内腔,随着各种方式混合分子的组件,使其适合封装范围广泛的材料。

作为一个初步演示的货物包装能力,研究人员能够获取蛋白质nanocages封装增压绿色荧光蛋白的有效载荷。这种化合物会发出荧光明亮在某些北太平洋水母。荧光蛋白通常用于实验室研究细胞的内部运作和在许多其他方面的生物学研究和生物工程。

原子水平精度和快速、可控组装的设计材料,他们的规模和复杂性,转基因与附加功能的能力是“推动生物分子工程的边界进入一个新的环境,”研究人员说。

能够准确地设计如此庞大和复杂的蛋白质结构打开门来创建新一代的生物分子机器和材料。

通过附加针对代理商和工程载荷释放机制,这种设计可以作为分子车的起点提供药物或基因治疗的细胞。此外,架线病毒组件结构能使他们成为安全、新疫苗。将酶纳入设计材料可以将其转换为微型化学反应器生物能源或其他代谢工程的应用。

霍华德•休斯医学研究所支持的工作及其Janelia研究校园访客计划,由比尔和梅林达•盖茨基金会,武田制药公司,美国国家科学基金会,美国空军科学研究办公室,国防高级研究计划局。分子已经申请专利。

研究人员曾与x射线beamline团队来验证设计的结构分子在东北beamlines协作访问团队,先进的质子源,和先进的光源女预言家beamline劳伦斯伯克利国家实验室。

本研究建立在以前的工作从作者在今年6月发表在《自然》杂志上。他们成功地设计一个高度稳定,60-subunit自组装二十面体nanocage。在研究中,他们展示了其潜在效用对于一系列应用程序,包括光学显微镜作为一种工具在绿色荧光蛋白基因融合。