环球好，今天咱们来了解一项对于卵白质纳米材料筹划的磋磨——《Blueprinting extendable nanomaterials with standardized protein blocks》发表于《Nature》。卵白质结构复杂，其拼装体的筹划颇具挑战。但近期的磋磨取得了新突破，通过筹划顺序化的卵白质模块，如线性、弧线和转角模块等，终止了纳米材料的可扩张性和限定性。这一效果为构建各式纳米结构提供了可能，如同搭建房屋框架般，具有简单且可编程的特质。接下来，咱们将深刻了解这一磋磨的具体实质和进攻意旨。
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一、序论
卵白质纳米材料的筹划在连年来取得了显耀明白，但由于卵白质结构的不章程性，筹划复杂的多组分卵白质拼装体仍具有挑战性。本磋磨旨在开采一种具有简单性和可编程性的武艺来筹划可扩张的高阶卵白质纳米材料。
二、筹划旨趣
（一）构建顺序化的卵白质模块
为了终止这一方针，咱们筹划了一种名为扭直螺旋重叠（THR）的卵白质模块。这些模块由理思的 α 螺旋组成，具有线性、弧线和转角等不同风景，况兼通过特定的非共价相互作用调治在一齐。
（二）蓝图筹划雷同于构建房屋框架
就像用顺序化的木建筑块构建房屋框架不异，咱们不错通过简单地查抄和组合这些卵白质模块来构建新的纳米结构。此外，通过改动模块中单体的大小，不错缩放最斥逐构的尺寸，况兼不错通过添加稀奇的复古元素来增强结构。
三、实践实质与终止
（一）筹划扭直螺旋重叠
线性THR
实践筹划：通过成就Δθ为零来生成直的线性 THR，分为Δh = 0和Δh≠0两种情况。
实践终止：测试了33种线性THR，其中23种可溶抒发，13种通过尺寸排阻色谱（SEC）分析主要为单体。X射线晶体学和低温电镜（cryo-EM）结构表征标明，终止了筹划的里面结构和全体直线几何风景，如THR1、THR2、THR3、THR5和THR6的骨架均方根偏差（RMSDs）较小，且连气儿重叠的相对旋转接近零。对于Δh≠0的情况，如THR4的cryo-EM 结构与筹划模子真实调换。
转角模块
实践筹划：通过筹划稀奇的螺旋cₒ来生成转角模块，可产生360 /n的旋转，其中n为 3、4、5或6。
实践终止：n=3和n=4的筹划通过负染电镜（ns-EM）2D类平均明晰地炫夸出筹划的风景，n=5和n=6的筹划在使用强化角后也获取了预期的多边形结构。
弧线 THR
1、排列三最近两期百位号码分别开出5和2，历史上百位号码连续两期分别开出5和2的奖号出现了67期。前五期开出之后其下期奖号分别为：519、575、411、549、538；
实践筹划：通过在重叠元素之间引入相移（Δθ）来生成弧线THR，遴选Δθ为360°的因数，以生成闭环。通过禁止Δθ和重叠之间的距离d来禁止闭环的大小，使用每个重叠单位包含四个螺旋来获取世俗的d参数值。
实践终止：筹划了外径从9到22 nm的12、18、20和30重叠的环，ns-EM表征炫夸这些环具有很少的毛病或替代结构，软件公司长沙二维类平均标明筹划尺寸接近预期。举例，12重叠环的溶剂露出螺旋在环外明晰可见，18、20和30重叠环造成了格外单漫步的环状结构。
复古结构测试
实践筹划：构建齐心环组件，举例将20重叠环的2个重叠单位与30重叠环的3个重叠单位组合，通过线性THR调治内环和外环。
实践终止：ns-EM二维类平均炫夸出两个环明显存在，如C₁₀齐心环组件和C₆双组分环组件的cryo-EM重建与筹划模子格外接近。
（二）可扩张纳米材料
可扩张轮回组件
实践筹划：将线性THR摈弃在特定位置，使轮回组件可扩张，对于由转角模块或异二聚体构建的轮回筹划，添加或去除重叠单位可改动寡聚体边际的长度，而不影响单体间的界面。
实践终止：以C₄“正方形”（sC4）寡聚体为例，通过在线性THR部分插入稀奇的重叠单位，cryo-EM 2D类平均炫夸出结构的扩张且螺旋仍保抓与z轴对皆。
app开发具有多面体纳米笼对称性的结构
实践筹划：筹划平面外相互作用，构建由弧线THR环和线性臂组成的纳米笼。使用12 重叠的环（R12B）构建平面轮回组件，凭证多面体对称性将12重叠分为3或4个亚基，并在每个亚基上会通线性THR臂，使其指向外并与径向向量平行。通过引入符合的C₂接口构建四面体（T₃）、八面体（O₃）、立方体（O₄）和二十面体（I₃）等结构。
实践终止：获取了13种纳米笼筹划的合成基因，其中10种可溶抒发，8种通过ns-EM 炫夸出预期的颗粒大小，7种具有与筹划模子相似的2D类平均和对称3D重建。举例，立方笼（cage_O4_34）的7.5-Å cryo-EM重建和实践模子与筹划模子格外接近，四面体笼（cage_T3_101）的4.0-Å cryo-EM重建也与筹划模子相似。通过增多线性臂的重叠单位数目，可终止立方筹划在三维的扩张，不同尺寸的笼在 ns-EM 2D类平均和3D重建中均炫夸出预期的结构变化。
无界结构
实践筹划：构建具有全体火车轨说念风景的反平行组件，“铁轨” 为线性THR（uncapped），C₂“系带” 通过分支接口调治在铁轨两侧，将其组织成复古的反平行对。通过在铁轨和系带上添加剧叠单位来改动轨说念的间距和分离距离。
实践终止：对于四种组件大小的组合，ns-EM 2D类平均与筹划模子一致。火车轨说念组件对会通在铁轨结尾和里面环的mScarlet-i和ties上的sfGFP具有矜重性。
四、磋磨与瞻望
（一）昔时发展见地
构建异二聚体和异三聚体界面，冲破对称性，终止纵情纳米结构的拼装，获取更世俗的区别称纳米结构。
通过徐徐固相拼装和交联来克服自拼装中组件增多导致的产率下跌问题，基于简单几何草图筹划更世俗的卵白质纳米材料。
（二）愚弄远景
筹划的生物矿化系统：THR单体可呈现出章程陈设的羧酸盐基团，用于碳酸盐的矿化造成方解石，可扩张的THR系统可提供通往分级卵白质-矿物杂化材料的路线。
参考文件：
Huddy TFAPP开发业务, et al. Blueprinting extendable nanomaterials with standardized protein blocks. Nature. 2024 Mar;627(8005):898-904.