Thermophilic Ferritin 24mer Assembly and Nanoparticle Encapsulation Modulated by Interdimer Electrostatic Repulsion

封装(网络) 铁蛋白 纳米颗粒 纳米技术 生物物理学 化学 材料科学 静电学 计算机科学 生物化学 生物 物理化学 计算机网络
作者
Katherine W. Pulsipher,José A. Villegas,Benjamin W. Roose,Tacey L. Hicks,Jennifer H. Yoon,Jeffery G. Saven,Ivan J. Dmochowski
出处
期刊:Biochemistry [American Chemical Society]
卷期号:56 (28): 3596-3606 被引量:32
标识
DOI:10.1021/acs.biochem.7b00296
摘要

Protein cage self-assembly enables encapsulation and sequestration of small molecules, macromolecules, and nanomaterials for many applications in bionanotechnology. Notably, wild-type thermophilic ferritin from Archaeoglobus fulgidus (AfFtn) exists as a stable dimer of four-helix bundle proteins at a low ionic strength, and the protein forms a hollow assembly of 24 protomers at a high ionic strength (∼800 mM NaCl). This assembly process can also be initiated by highly charged gold nanoparticles (AuNPs) in solution, leading to encapsulation. These data suggest that salt solutions or charged AuNPs can shield unfavorable electrostatic interactions at AfFtn dimer–dimer interfaces, but specific "hot-spot" residues controlling assembly have not been identified. To investigate this further, we computationally designed three AfFtn mutants (E65R, D138K, and A127R) that introduce a single positive charge at sites along the dimer–dimer interface. These proteins exhibited different assembly kinetics and thermodynamics, which were ranked in order of increasing 24mer propensity: A127R < wild type < D138K ≪ E65R. E65R assembled into the 24mer across a wide range of ionic strengths (0–800 mM NaCl), and the dissociation temperature for the 24mer was 98 °C. X-ray crystal structure analysis of the E65R mutant identified a more compact, closed-pore cage geometry. A127R and D138K mutants exhibited wild-type ability to encapsulate and stabilize 5 nm AuNPs, whereas E65R did not encapsulate AuNPs at the same high yields. This work illustrates designed protein cages with distinct assembly and encapsulation properties.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
务实的如冬完成签到 ,获得积分10
刚刚
squid完成签到,获得积分10
刚刚
文静草莓发布了新的文献求助10
1秒前
秋寻发布了新的文献求助10
1秒前
liuzhong完成签到,获得积分10
2秒前
上官若男应助专注思远采纳,获得10
2秒前
陶醉的念之完成签到,获得积分10
3秒前
夏季芭乐发布了新的文献求助10
4秒前
tooupyellow发布了新的文献求助10
5秒前
7秒前
7秒前
8秒前
王炸给王炸的求助进行了留言
9秒前
如意元霜完成签到,获得积分10
10秒前
酷波er应助单身的盼雁采纳,获得30
10秒前
学术瘤子发布了新的文献求助10
10秒前
Focus发布了新的文献求助10
11秒前
木木发布了新的文献求助10
13秒前
点点白帆发布了新的文献求助10
13秒前
老实的乐儿完成签到 ,获得积分10
14秒前
小冬腊月完成签到,获得积分10
14秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
dongdong完成签到 ,获得积分0
15秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
852应助王哲采纳,获得10
15秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
16秒前
潇洒念波完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Emmy Noether's Wonderful Theorem 1200
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究-上海科技大学 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6411397
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8230640
关于积分的说明 17466947
捐赠科研通 5464198
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2887181
邀请新用户注册赠送积分活动 1863819
关于科研通互助平台的介绍 1702752