DNA折纸可以用来制造定制的病毒样颗粒
2023-07-19
来源: drugdu
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生物工程师已经找到了一种方法，通过结合病毒蛋白构建块和DNA模板来编程病毒颗粒的大小和形状。由此产生的纳米结构可以应用于疫苗开发和体内药物运输。
病毒衣壳蛋白-；保护病毒基因组的蛋白质；可用于构建精确结构的蛋白质组装体。然而，它们的形状和几何形状在很大程度上取决于病毒株。重新编程这些组件，无论最初的病毒蓝图如何，对于药物递送和疫苗开发来说都是一种有趣的可能性。
科学家们通过生成衣壳蛋白可以在其上组装的“结构化基因组”模板来应对这一挑战。为了避免柔性基因组变形和产生意外的形状，他们使用了刚性的DNA折纸结构。这些结构只有几十到几百纳米长，但完全由DNA制成，DNA被准确地折叠成所需的模板形状。
Iris Seitz（阿尔托大学的主要作者和博士研究员）表示：“我们的方法基于DNA纳米结构的负电荷和衣壳蛋白的正电荷结构域之间的静电相互作用，以及单个蛋白质之间的内在相互作用。通过改变蛋白质的使用量，我们可以微调包裹DNA折纸的高度有序蛋白质层的数量。”
“通过使用DNA折纸作为模板，我们可以将衣壳蛋白引导到用户定义的大小和形状，从而产生长度和直径都明确的组装体。”Seitz补充道：“通过测试各种DNA折纸结构，我们还了解了模板的几何形状如何影响整个组装。”
赫尔辛基大学的合作科学家Juha Huiskonen教授解释道：“在低温电子显微镜成像的帮助下，我们能够在组装时观察到高度有序的蛋白质，并由此测量不同模板引起的组装几何结构的微小变化。”
“我们发现了一种简单但有效的策略，可以将衣壳蛋白重新引导到所需的形状。我们的方法是适应性的，因此不局限于单一的衣壳蛋白类型，正如我们用四种不同病毒的衣壳蛋白质证明的那样。此外，我们可以调整我们的模板，使其更具应用相关性，例如将RNA整合到折纸中，然后将其翻译成有用的或特定位点的蛋白质，”阿尔托大学教授兼该研究项目的负责人Mauri Kostiainen解释道。
尽管DNA折纸结构是一种很有前途的连接生物系统的材料，但它们存在不稳定性，尤其是在存在DNA降解酶的情况下。
然而，在实验中，我们可以清楚地观察到蛋白质层有效地保护包封的DNA纳米结构免受降解。Kostiainen总结道：“通过将保护与核酸折纸的功能特性相结合，包括将DNA或信使RNA与其他货物分子一起递送的可能性，我们相信我们的方法为生物医学工程提供了有趣的未来方向。”
这项工作是在阿尔托大学（芬兰）与赫尔辛基大学（芬兰）、格里菲斯大学（澳大利亚）、坦佩雷大学（芬兰）和特文特大学（荷兰）的研究人员联合进行的。
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