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Los investigadores resuelven la estructura 3D del nanoparticle supramolecular de la proteína usando microscopia del cryo-electrón

Nanoparticles y los nanocages son los materiales atractivos que se pueden aplicar en agentes del color, catalizadores, y lanzamiento de la droga. Para el uso del mundo real, es necesario producir un gran número de nanoparticles de la talla uniforme y de la forma, pero hasta el momento, los métodos de la formación del nanoparticle usando los metales se han investigado extensamente, y la formación de nanoparticles con una ciertas forma y talla se ha observado. Sin embargo, no es fácil crear un grupo de nanoparticles uniformes con la misma estructura en el nivel atómico.

Un grupo de investigación común llevado por el profesor adjunto Ryoichi Arai (instituto para las ciencias biomédicas y facultad de la ciencia y tecnología de la materia textil, universidad de Shinshu) y profesor adjunto Norifumi Kawakami (facultad de ciencia y tecnología, universidad de Keio) desarrolló un uniforme y un nanoparticle supramolecular útil de la proteína uno mismo-montados simétricamente de las proteínas de la fusión de un dominio pentameric de la proteína y de un dominio dimérico de la proteína.

Es posible modificar las funciones por la modificación sitio-específica de la mutagénesis o de la substancia química. Este nanoparticle diseñado de la proteína con un diámetro de cerca de 22 nanómetro fue nombrado TIP60 (proteína icosaédrica truncada integrada por 60 proteínas de la fusión del mer) porque es formado uno mismo-montando 60 proteínas artificiales meric de la fusión dadas forma como un balón de fútbol

En el actual estudio, el grupo de investigación común resolvió la estructura tridimensional detallada del TIP60 usando microscopia del cryo-electrón de la único-partícula. Una gran cantidad de TIP60 fue expresado en Escherichia Coli, y una muestra purificada fue observada en la instalación del microscopio del cryo-electrón operada por el laboratorio de profesor Masahide Kikkawa en la universidad de Tokio.

Realizando el análisis de la único-partícula basado en datos de imagen obtenidos, un mapa tridimensional fue reconstruido con una resolución de 3,3 Å. Fue revelado que TIP60 forma nanoparticles esféricos huecos según lo diseñado y tiene una estructura meric 60 icosaédricos con 20 triangular-como poros con un filo de cerca de 4 nanómetro cada uno. Además, el grupo aclaró detalladamente la estructura tridimensional característica, tal como la máquina para hacer chorizos que conectaba el dominio de la formación del pentámero y el dominio de la formación de dimero integrados por una α-hélice.

Cuando una pequeña composición de la molécula se agrega después químicamente de modificar solamente la superficie exterior de TIP60 con una composición de molecularidad elevada, la pequeña composición de la molécula entra en la cavidad interna y químicamente se modifica en la superficie interna. Es decir fue encontrado que la estructura porosa de TIP60 actúa como filtro por talla molecular, y las superficies exteriores e internas de TIP60 se pueden químicamente modificar con diversas moléculas de diversas tallas.

En el futuro, el grupo utilizará nanoparticles artificial diseñados de la proteína avance el diseño y la modificación funcional de las variantes sitio-específicas basadas en la estructura tridimensional de TIP60 aclarada en este estudio. Se prevee que lleve al revelado y a los usos en nanobiotecnología y los campos del nanomaterial, tales como uso como nanocapsule para un sistema de envío de la 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.