蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)單功能化研究中取得進(jìn)展
蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)因其大小均一、組裝可控、易于改造和大量制備等特性受到了越來(lái)越多的關(guān)注。作為典型代表,蛋白質(zhì)納米殼(例如病毒納米顆粒、鐵蛋白、熱休克蛋白等)具有空心對(duì)稱結(jié)構(gòu),在納米材料合成、納米顆粒排布、納米器件組裝、生物活性分子可控輸送等方面已顯現(xiàn)出誘人的應(yīng)用價(jià)值。打破蛋白納米殼表面的對(duì)稱性、實(shí)現(xiàn)其表面單功能化,將使蛋白質(zhì)納米殼指導(dǎo)的納米基元組裝的拓?fù)淇刂埔约凹{米尺度物體相互作用的定量研究成為可能。
zui近,中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所王強(qiáng)斌課題組與武漢病毒研究所納米生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室合作,在“病毒納米顆粒指導(dǎo)的三維離散納米結(jié)構(gòu)的可控制備策略”(Angew. Chem. Int. Ed., 2011. 50: 4202)基礎(chǔ)上,發(fā)展了一種對(duì)蛋白質(zhì)納米殼結(jié)構(gòu)表面單功能化的策略,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)離散納米結(jié)構(gòu)組裝的更精細(xì)調(diào)控。他們以“SV40病毒主要衣殼蛋白VP1包裝量子點(diǎn)形成雜化病毒納米顆粒”這一體系為模型,闡明了該策略。
研究人員通過(guò)基因工程手段,在組裝單元VP1五聚體表面同時(shí)引入半胱氨酸和組氨酸標(biāo)簽,分別作為功能模塊和純化模塊。功能VP1五聚體與非功能(野生型)VP1五聚體在一定優(yōu)化比例下混合組裝(圖1,步驟1);借助功能VP1五聚體表面的組氨酸標(biāo)簽,通過(guò)鎳柱親和層析可以方便地將單功能化的病毒納米顆粒純化出來(lái)(圖1,步驟2)。金納米顆粒結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了所構(gòu)建病毒納米顆粒的單功能性,也表明這種蛋白質(zhì)納米殼結(jié)構(gòu)可以作為指導(dǎo)金納米顆粒-量子點(diǎn)一對(duì)一結(jié)構(gòu)的良好支架(圖1,步驟3;圖2)。
該策略可以拓展到其他蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu),在無(wú)機(jī)納米顆粒的單功能化、復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建、單顆粒追蹤、配體-受體相互作用定量研究、藥物定向輸送等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)單功能化研究中取得進(jìn)展