บทความล่าสุดใน เล็ก อธิบายแพลตฟอร์มแบบแยกส่วนสำหรับการติดตั้งคอมโพสิตโปรตีนที่ใช้การผันโควาเลนต์โดยเฉพาะกับสถานที่
วิธีนี้ช่วยให้คุณสร้างโครงสร้างที่เสถียรด้วยการควบคุมที่แม่นยำ สิ่งปลูกสร้างที่เกิดขึ้นยังคงมีคุณสมบัติการทำงานที่สำคัญเช่นกิจกรรมของเอนไซม์และการเรืองแสง
วิธีการนี้ใช้ทั้งปฏิกิริยาโปรตีนสีขาวและโปรตีนเพื่อรองรับการจัดระเบียบตนเองแบบลำดับชั้นในโครงสร้างนาโนขนาดใหญ่
สินเชื่อรูปภาพ: BlurryMe/Shutterstock.com
พื้นหลัง
ความพยายามก่อนหน้านี้ในการรวม DNA และโปรตีนมักถูกนำมาใช้โดยการโต้ตอบที่ไม่ได้มีการโต้ตอบหรือเครื่องหมายเอนไซม์เช่น Snap-Tag และ Halotag แม้ว่าวิธีการเหล่านี้จะมีการควบคุมบางอย่าง แต่ก็มีข้อเสีย พวกเขามักจะต้องมี DNA ที่ปรับเปลี่ยนเป็นพิเศษมีประสิทธิภาพต่ำและสามารถไม่เสถียรภายใต้เงื่อนไขบางประการ
เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์ใช้โควาเลนต์และเฉพาะสำหรับไซต์ที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้น วิธีหนึ่งใช้โดเมนไวรัสของ Muscle Duck Endonuclease (DCV) เพื่อเชื่อมต่อโปรตีนกับ DNA -lean เดียว อีกวิธีหนึ่งใช้ระบบจารกรรม/การจารกรรมที่สร้างพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งระหว่างโปรตีน วิธีการทั้งสองนี้เป็นวิธีที่ยืดหยุ่นในการสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ที่จัดระเบียบในขณะที่ยังคงการทำงานของโปรตีน
การศึกษาในปัจจุบัน
การศึกษาครั้งนี้รวมเทคนิคการผสมใหม่เข้ากับการออกแบบโปรตีนและการวิเคราะห์โครงสร้าง มุ่งเน้นไปที่สองระบบหลัก ก่อนอื่นโดเมน DCV จะรวมโปรตีนเข้ากับ DNA ผ่านกิจกรรมของเอนไซม์ที่เฉพาะเจาะจงทำให้สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำซึ่งโปรตีนเกี่ยวข้องกับ DNA ประการที่สองระบบ spycatcher/pytag รวมโปรตีนเข้าด้วยกันสร้างแถบที่มีขนาดใหญ่ขึ้นของรูปร่างและขนาดที่เฉพาะเจาะจง
นักวิจัยใช้โปรตีนทั้งโครงสร้างและการทำงานรวมถึงโดเมนและเอนไซม์เช่น luciferase โปรตีนเหล่านี้ผลิตทำความสะอาดแล้วรวมกับ DNA เพื่อสร้างโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นทีมใช้การจารกรรม/ขอให้เชื่อมต่อโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ DNA
โครงสร้างที่เกิดขึ้นได้รับการทดสอบโดยใช้หลายเทคนิค ในการวัดมวลโมเลกุลโครมาโตกราฟีถูกใช้เพื่อแยกขนาดด้วยการกระเจิงของแสงหลายเหลี่ยม (SEC-mals) และจำนวนหน่วยเชื่อมต่อ X -ray Dispersion (SAX) มุมเล็ก ๆ ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับรูปร่างของโครงสร้างและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทำให้มั่นใจได้ว่าการยืนยันภาพของทีม
พวกเขายังทดสอบว่าโปรตีนยังคงทำงานต่อไปหลังจากการเชื่อมโยงและพับ พวกเขาวัดกิจกรรมของโปรตีนที่ทำเครื่องหมายไว้ที่ luciferzy และฟลูออเรสเซนต์ นอกจากนี้พวกเขาแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของเอนไซม์สามารถเปิดหรือปิดได้โดยใช้การกระจัดของเธรดดีเอ็นเอ – เกลียวดีเอ็นเอพับไปยังฟังก์ชั่นควบคุม
ผลลัพธ์และการอภิปราย
การศึกษาแสดงให้เห็นว่าแพลตฟอร์มนี้สามารถสร้างโครงสร้างนาโนโปรตีน-DNA ที่น่าเชื่อถือที่รักษาหน้าที่ของพวกเขา ความสัมพันธ์โควาเลนต์ระหว่างโปรตีนและดีเอ็นเอโดยใช้โดเมน DCV นั้นมีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ จากนั้นโปรตีนที่รวมกันเหล่านี้สามารถพับได้เป็นโครงสร้างขนาดใหญ่เช่น nanovibers, nanorods และ nanosphere โดยใช้วิธี spycatcher/pytag
การทดสอบยืนยันว่าโครงสร้างที่ประกอบขึ้นมีรูปร่างที่ตั้งใจและมีเสถียรภาพ โปรตีนยังคงใช้งานได้ Luciferase ยังคงทำงานและสัญญาณฟลูออเรสเซนต์ยังคงแข็งแกร่ง ความสามารถในการเปิดและปิดการใช้งานกิจกรรมของเอนไซม์โดยการกำจัดของด้ายดีเอ็นเอแสดงให้เห็นว่าทีมเหล่านี้สามารถตั้งโปรแกรมให้ตอบสนองต่อสัญญาณต่าง ๆ
ผลลัพธ์เน้นว่าวิธีการรวมวิธีการรวมโควาเลนต์ต่างๆช่วยให้ทีมที่มีความเสถียรทำงานและซับซ้อนได้อย่างไร ซึ่งแตกต่างจากระบบก่อนหน้านี้ไม่ใช่ทางเดินแพลตฟอร์มนี้รองรับองค์กรที่สั่งซื้อที่สูงขึ้นโดยไม่สูญเสียฟังก์ชั่นโปรตีน
นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณสามารถรวมโปรตีนและประเภท DNA ต่างๆได้เปิดโอกาสให้เกิดการตอบสนองต่อการสร้างวัสดุนาโนที่ใช้ซ้ำ ๆ ซ้ำ ๆ การใช้งานที่เป็นไปได้รวมถึงการชดเชยทางชีวภาพปฏิกิริยาทางเคมีการจัดหายาและชีววิทยาสังเคราะห์
ดาวน์โหลดสำเนา PDF ทันที!
แอปพลิเคชัน
ความสามารถในการควบคุมกิจกรรมของเอนไซม์โดยการย้ายเธรดดีเอ็นเอแสดงให้เห็นว่าการตั้งโปรแกรมและการตอบสนองโครงสร้างนาโนเหล่านี้สามารถใช้งานได้อย่างไรสำหรับการใช้งานเช่น biosensory การรักษาเป้าหมายและวัสดุอัจฉริยะ การออกแบบแบบแยกส่วนหมายความว่าง่ายต่อการแลกเปลี่ยนโปรตีนหรือลำดับดีเอ็นเอที่แตกต่างกันเพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน
การศึกษานำเสนอวิธีการออกแบบการสร้างและควบคุมโครงสร้างโปรตีนดีเอ็นเอที่ซับซ้อนและยืดหยุ่น มันเป็นฉากของการวิจัยในอนาคตเกี่ยวกับระบบชีวภาพที่ตั้งโปรแกรมได้พร้อมฟังก์ชั่นที่หลากหลาย ระบบเหล่านี้สามารถช่วยเติมเต็มช่องว่างระหว่างการออกแบบโมเลกุลและการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริงในด้านการแพทย์การวินิจฉัยและวิศวกรรมชีวภาพ
การอ้างอิงของวารสาร
โจวดับบลิว และอื่น ๆ (2025) โครงสร้างนาโนที่ตั้งโปรแกรมได้โปรตีน DNA ที่ซับซ้อน: จากโครงสร้างของโครงสร้างนาโนไปจนถึงวัสดุที่เกิดจากวัสดุและการทำงานของวัสดุ เล็ก– ดอย: 10.1002/smll.202502060