工程细菌生物合成复杂的蛋白质复合物

在微环境中发现的蛋白质有助于抵御其含量来自人类环境——这是对许多生物工程应用的观察东京理工大学的研究人员最近开发了一种新的生物工程，用于开发基因修饰细菌；这些细菌结合蛋白笼是固体蛋白晶体这种细胞生物合成方法有效地产生了高度定制的蛋白质复合物，可以作为先进的固体催化剂和功能化纳米材料应用

天然的蛋白质可以与肉豆蔻形状和形状形成有机复合物感谢过去几十年来生物工程的显著进步，科学家们现在可以生产出专门用于应用的定制蛋白质组件例如，蛋白质笼可以证实酶对大规模化学反应、气候变化和潜在的人类环境具有重要作用同样，蛋白质晶体——由蛋白质重复单元组成的结构——可以为合成具有暴露功能变体的固体材料提供基础

然而，在蛋白质结晶的表面掺入（或“胶囊化”）外国蛋白质具有挑战性因此，合成包裹外国蛋白质组装体的蛋白质晶体一直是难以捉摸的迄今为止，没有任何有效的方法可以实现这一目标，并且生产的蛋白质晶体的类型受到限制但是如果细菌细胞机器能实现这个目标呢

在最近的研究中，包括上野隆文教授在内的东京理工学院的研究人员报告了一种新的细胞内方法，用于在蛋白质晶体上封装具有不同功能的蛋白质笼发表在《纳米快报》上的这篇论文代表了蛋白质晶体工程的实质性突破

该团队的创新策略涉及对大肠杆菌细菌产生的两个主要构建块进行基因修饰：多面体单体（PhM）和修饰铁蛋白（Fr）一方面，PhMs与薄细胞天然结合，形成研究良好的蛋白质晶体，即多聚半结晶（PhC）另一方面，已知24个Fruit结合形成稳定的蛋白笼Prof解释道：“由于铁蛋白的内外表面不同，铁蛋白已被广泛用作构建生物纳米材料的模板。因此，如果铁蛋白笼的形成及其随后在PhC上的固定能够在单个细胞中同时模拟，那么作为生物杂交材料的细胞内蛋白质晶体的应用将得到扩展。”上野

为了将Fr固定在PhC上，搜索器修改了Fr的基因编码以包含-PhM的螺旋（H1）标签，从而形成H1-Fr因此，这种方法背后的原因是，PhM分子中存在的H1-羟基陷阱与H1-Fr上的标记有着重要的影响，H1-Fr是一种将荧光蛋白结合在晶体上的放射性气体“cruitingagents”

利用先进的显微镜、分析和化学技术，研究结果验证了所提出方法的有效性通过各种实验，他们发现这些晶体具有复杂的外壳结构，称为CubicPhC，大约400纳米宽，覆盖在五层或六层H1-Fr笼中

这种合成功能蛋白晶体的策略在医学、催化和生物材料工程中具有广阔的应用前景“H1 Frcage在口服给药的同时降低了外部分子的可能性，”教授评论道Ueno，“我们的结果表明，在PhC核的外表面上显示H1 Fr笼的H1 Fr/PhC核壳结构可以在非标度水平上单独控制。通过在PhC核心和H1 Fr笼子中积累不同功能的分子，可以构建用于先进生物技术应用的分级非标度控制晶体。”

该领域的未来研究将有助于我们实现生物工程在蛋白质晶体和组件方面的巨大潜力如果运气好的话，这些努力将为更健康、更可持续的未来铺平道路