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
你好完成签到,获得积分10
1秒前
852应助可靠的白竹采纳,获得10
1秒前
nwy发布了新的文献求助10
1秒前
正直夜安发布了新的文献求助30
1秒前
xdnp2002完成签到 ,获得积分10
2秒前
科研通AI2S应助凶狠的芷云采纳,获得10
2秒前
ximeng发布了新的文献求助10
2秒前
youming0412发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
海绵发布了新的文献求助10
2秒前
地精术士完成签到,获得积分10
3秒前
略略略完成签到,获得积分10
3秒前
笑点低纸鹤完成签到,获得积分10
3秒前
小黑完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
乐观的书白完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
严一勺完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
Nole应助栗子熊采纳,获得10
6秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
一一发布了新的文献求助10
6秒前
无情的哑铃完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
Whim应助科研通管家采纳,获得50
6秒前
白熊爱吃冰淇淋完成签到 ,获得积分10
6秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
上官清秋完成签到,获得积分10
6秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
优美的幻桃完成签到,获得积分10
7秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
陶醉雪一应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
秋叶完成签到,获得积分10
7秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
CLSI M07 2024 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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7248096
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8870967
关于积分的说明 18715167
捐赠科研通 6927087
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3198132
关于科研通互助平台的介绍 2373857
邀请新用户注册赠送积分活动 2172981