Montering av clathrin-galler på olika ytor. Kredit:(c) 2015 Naturens nanoteknik , DOI:10.1038/NNANO.2015.206
(Phys.org)—DNAs basparningsegenskaper, i kombination med vår förmåga att skapa syntetiskt DNA i laboratoriet har lett till framsteg inom nanoskalaarkitektur och molekylära anordningsdesigner. Mindre forskning har gjorts med proteiner, även om proteiner, som DNA, är gjorda av individuella subenheter vars unika kemiska egenskaper kan utnyttjas för att funktionalisera proteinark eller immobilisera proteinerna på en yta. Vissa proteiner har önskvärda egenskaper för molekylära anordningar.
En grupp forskare från Hannover Medical School, University College London, Georg August universitet, och Center for Nanoscale Microscopy and Molecular Physiology of the Brain i Tyskland har visat att clathrin, ett gitterbildande proteinkomplex som används för vesikeltransport i eukaryota celler, kan immobiliseras på en mängd olika ytor och funktionaliseras med nanopartiklar och enzymer. Vidare, clathrin-gittret kan lagras och återaktiveras utan att förlora dess funktionalitet, vilket gör det till ett praktiskt substrat för molekylära enheter. Deras arbete visas i Naturens nanoteknik .
Clathrin används i vesikeltransport över membran i eukaryota celler. Den bildar en gitterstruktur som kan vara antingen ett tvådimensionellt ark eller en tredimensionell bur. Clathrin består av ett trebent proteinkomplex, känd som en triskelion. Triskelierna självmonteras till galler som omsluter ett membran i en polyedrisk bur. Triskelion har tunga kedjor och lätta kedjor. Ett galler kan göras av triskelia som är både tunga och lätta kedjor eller bara tunga kedjor. I den här studien, de lätta kedjorna är funktionaliserade med nanopartiklar eller enzymer.
Dannhauser, et al. fann att tvådimensionella clathrin-gitter kommer att bildas på flera typer av ytor. De immobiliserade clathrin med en del av ett adapterprotein, H 6 -epsin. I kroppen, klatrin fäster vid membran genom adapterproteiner, så för immobilisering på en yta, Dannhauser, et al. testade om samma mekanism kan tillämpas på en mängd olika ytor i laboratoriemiljö. De producerade immobiliserade clathrin-gitter på grafen, polymerer, glas, och metaller.
Yt-gitterinteraktionen kan styras med NaSCN. NaSCN är känt för att hindra tredimensionell clathrin montering, så de använde den för att demontera den tvådimensionella, ytbundet gitter. Efter behandling med 0,05 M NaSCN, gallret blev oordnat. Avlägsnande av NaSCN visade att några av gitterfunktionerna fanns kvar och behandling med mer triskelia fick gittret att återbildas. Högre koncentrationer av NaSCN användes för att avlägsna gittret helt. Dock, den H 6 -epsin-linkern förblev intakt även vid högre koncentrationer av NaSCN, visar att länken är mycket robust medan gittret lätt kan avlägsnas.
Tyvärr är det immobiliserade clathrin-gittret bara stabilt i tiotals minuter, vilket är opraktiskt att använda som en enhet. Därför, Dannhauser, et al. testade olika tvärbindningsstrategier. De fann att 4-azido-2, 3, 5, 6-tetraoroenzosyrasuccinimidylester (ATFB) för att vara en bra kandidat för tvärbindning. Det kopplar kovalent clathrin till H 6 -epsin. Dessutom, gittret kan dehydratiseras genom att först tvärbinda med glutaraldehyd och sedan använda uranylacetat. AFM-studier visar att gitteraktivitet kan återställas vid rehydrering. Crossliniking kombinerat med uttorkning gjorde att de kunde lagra gallren i månader i taget.
Till sist, klatringittret funktionaliserades med guldnanopartiklar och med ett koenzym som kallas auxilin genom att införliva modifierade lätta kedjor till ett gitter bestående av tunga kedjor. Avbildningsstudier bekräftade funktionalisering av både nanopartiklarna och enzymet. Auxilin används i levande celler tillsammans med enzymet Hsc70 för att avlägsna klatringitter från membran. Preliminära studier visade att auxilin verkar bibehålla sin enzymatiska aktivitet genom hur det demonterade det immobiliserade clathrin-gittret. Även om ytterligare studier behövs, detta experiment visar att gitteraggregatet kan funktionaliseras med olika partikeltyper.
Denna forskning tittar på hur clathrin kan användas för molekylära enheter och nanomontering. Dannhauser, et al. demonstrera dess praktiska funktion genom att immobilisera gallret på olika ytor, öka dess livslängd genom tvärbindning och uttorkning, och funktionaliserar den med en oorganisk nanopartikel och ett enzym.
© 2015 Phys.org
