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Os pesquisadores resolvem a estrutura 3D do nanoparticle supramolecular da proteína usando a microscopia do cryo-elétron

Nanoparticles e os nanocages são os materiais atractivos que podem ser aplicados em agentes da cor, em catalizadores, e em entrega da droga. Para o uso do real-mundo, é necessário produzir um grande número nanoparticles do tamanho e da forma uniformes, mas até aqui, os métodos da formação do nanoparticle que usam metais foram pesquisados extensamente, e a formação de nanoparticles com uma determinados forma e tamanho foi realizada. Contudo, não é fácil criar um grupo de nanoparticles uniformes com a mesma estrutura a nível atômico.

Um grupo de investigação comum conduzido pelo professor adjunto Ryoichi Arai (instituto para ciências biomedicáveis e faculdade da ciência e a tecnologia de matéria têxtil, a universidade de Shinshu) e o professor adjunto Norifumi Kawakami (faculdade da ciência e a tecnologia, a universidade de Keio) desenvolveu um uniforme e um nanoparticle supramolecular útil da proteína auto-montados simetricamente das proteínas da fusão de um domínio pentameric da proteína e de um domínio dimeric da proteína.

É possível alterar a funcionalidade pela alteração local-específica da mutagênese ou do produto químico. Este nanoparticle projetado da proteína com um diâmetro de aproximadamente 22 nanômetro foi nomeado TIP60 (proteína Icosahedral truncada compor de 60 proteínas da fusão do mer) porque é formado auto-montando 60 proteínas artificiais meric da fusão dadas forma como uma bola de futebol

No estudo actual, o grupo de investigação comum resolveu a estrutura tridimensional detalhada do TIP60 usando a microscopia do cryo-elétron da único-partícula. Uma grande quantidade de TIP60 foi expressada em Escherichia Coli, e uma amostra refinada foi observada na facilidade do microscópio do cryo-elétron operada pelo laboratório do prof. Masahide Kikkawa na universidade do Tóquio.

Executando a análise da único-partícula baseada em dados de imagem obtidos, um mapa tridimensional foi reconstruído com uma definição de 3,3 Å. Revelou-se que TIP60 forma nanoparticles esféricos ocos como projetados e tem 60 icosahedral uma estrutura meric com os 20 triangular-como os poros com uma borda de aproximadamente 4 nanômetro cada um. Além, o grupo explicou em detalhe a estrutura tridimensional característica, tal como o linker que conecta o domínio da formação do pentamer e o domínio da formação de dímero compor de uma α-hélice.

Quando um composto pequeno da molécula é adicionado após quimicamente ter alterado somente a superfície exterior de TIP60 com uma elevação - o composto molecular, o composto pequeno da molécula entra na cavidade interna e altera-a quimicamente na superfície interna. Ou seja encontrou-se que a estrutura porosa de TIP60 actua como um filtro pelo tamanho molecular, e as superfícies exteriores e internas de TIP60 podem quimicamente ser alteradas com as moléculas diferentes de tamanhos diferentes.

No futuro, o grupo utilizará nanoparticles artificial projetados da proteína avançando o projecto e a alteração funcional das variações local-específicas baseadas na estrutura tridimensional de TIP60 explicada neste estudo. Espera-se conduzir à revelação e às aplicações na nanobiotecnologia e nos campos do nanomaterial, tais como o uso como um nanocapsule para um sistema de entrega da droga.

Source:
Journal reference:

Obata, J., et al. (2021) Icosahedral 60-meric porous structure of designed supramolecular protein nanoparticle TIP60. Chemical Communications. doi.org/10.1039/D1CC03114G.