作者:高雅丽 来源:中国科学报 发布时间:2018/8/13 10:08:00
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苏州纳米所:展示DNA-蛋白复合结构的多级可控构筑

 

本报讯 近年来,一些科学家利用非共价交联手段,进行DNA支架—蛋白质复合纳米结构的组装研究。但是,这些研究往往局限于特殊蛋白个体在DNA支架上的结合排布,并且不涉及后续组装调控。构建更加高级而有序的DNA—蛋白质复合结构,并实现蛋白分子化学计量学和原位组装调控,是发展基于核酸和蛋白质的杂化生物纳米材料所面临的一个重要挑战。

近日,中科院苏州纳米所研究员王强斌团队在前期工作的基础上,首次利用病毒蛋白与基因组RNA内在作用机制在DNA支架上进行原位可控组装体系的设计,展示了DNA—蛋白复合结构的多级可控构筑。相关研究成果发表在《美国化学会志》。该工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。

王强斌表示,病毒是一类典型的自组体,它的装配过程具有很高的特异性和效率,能够在短时间内利用弱键协同作用组装生产出大量的病毒颗粒。以烟草花叶病毒(TMV)作为模式系统,研究人员探索了不同条件下TMV基因组RNA与衣壳蛋白的互作规律及其对病毒颗粒的装配调控。

研究发现,TMV基因组特定的组装起始序列可有效引导核酸与病毒衣壳蛋白的特异性结合并引发体外重构组装,并且病毒蛋白管的组装长度是由RNA长度决定的,从而为蛋白域的精确调控提供了可能。研究人员构建了一维到三维DNA origami(DNA折纸术)模板作为支架结合不同长度的TMV RNA重组序列,引导后续的原位组装过程。通过支架表面结合位点和序列的设计,不仅实现TMV病毒蛋白管在DNA支架特定位置按一定组装程序进行定向装配生长,还完成蛋白管原位组装长度的有效调控,这些成果为构建复杂DNA—蛋白复合组装体系提供了新的策略。

“这种策略具有普适性,展现出以DNA origami为功能载体结合其他探针进行病毒组装与感染机制研究的潜力,为DNA纳米技术在生物医学领域的应用提供新的视角。”王强斌说。(高雅丽

相关论文信息:DOI:10.1021/jacs.8b03914

《中国科学报》 (2018-08-13 第5版 创新周刊)
 
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