新利18官方3D印刷细胞蛋白质晶体

毫无疑问，蛋白质是最吸引人的生物分子之一，它们的许多功能(在我们看来)将生命与无生命物质区分开来。多分子蛋白质组合甚至具有大规模的结构功能，这可以从动物的羽毛、毛发和鳞片中得到证明。随着进步的推进，这应该是不足为奇的纳米技术和生物工程在美国，人工蛋白质组装在许多领域都有应用，包括催化、分子存储和药物输送系统。

然而，生产有序蛋白质组件仍然具有挑战性。特别难以获得单体，蛋白质的结构块，稳定地组装成所需的结构;这通常需要非常精确的设计和控制合成条件，例如pH（酸度）和温度。最近的研究发现通过使用在某些生物 - 作为前体基质中自然发生的蛋白质晶体 - 固体分子布置来规避该问题的方法 - 作为前体基质以产生蛋白质组件。

在东京工业大学，日本，由Takafumi Ueno教授领导的科学家团队一直致力于从蛋白质晶体中合成蛋白质组件的有希望的方法。他们的策略涉及将突变引入天然产生蛋白质晶体的生物体的遗传密码中。这些突变导致二硫键（S-S）在晶体中非常特异性位置的单体之间形成。然后将晶体溶解，但是通常将新引入的S-S键将单体组固定在一起，并且将晶体分成许多所需的蛋白质组件中，而不是将其全部分解成它们的单体。通过这种方法，Ueno的团队通过基本上使用作为纳米3D打印机来合成蛋白质笼和管。

在他们的最新研究中，该团队展示了他们的新策略的另一种应用;这一次是为了合成捆扎的蛋白质细丝。他们使用了昆虫细胞(Spodoptera frugiperda)的培养物，这些细胞感染了一种病毒，这种病毒会导致一种名为“TbCatB”的单体的过度表达。这些单体在细胞内自然聚集成蛋白质晶体，这些蛋白质晶体通过单体之间相对较弱的非共价相互作用结合在一起。科学家们策略性地在细胞中引入了两个突变，使得每个单体在与其他单体的临界界面上都有两个半胱氨酸巯基(-SH)。

从细胞中萃取晶体并在室温下氧化，使硫醇基团在空气下通过自动氧化在沿着单个方向相邻的单体之间变化为强的S-S键。当晶体溶解时，这些二硫键与一些滞留非共价相互作用一起导致形成捆绑的蛋白质长丝，其是两种宽约8.3纳米的单体。“随着我们的策略，我们通过不需要的硫化物键抑制了由于不需要的硫化物键，抑制了单体的随机聚集，抑制了一种高精度的蛋白质分子排列。

总的来说，东京工业大学的研究小组所展示的方法是一种创新的方法，通过合理的基因工程和使用某些生物细胞天然可用的工具来合成蛋白质结构。“我们认为我们的合成方法在纳米生物材料科学和超分子化学方面是一个有用的进步，可以从蛋白质晶体中生产理想的稳定组件，”Ueno总结道。只有时间才能告诉我们，利用这种策略还能生产出哪些其他有用的分子结构，以及它们会发现哪些有趣的应用。

研究人员发表了他们的研究成果Angewandte化学国际版．