生物工学：偽対称なタンパク質ナノケージの階層的設計

生体系には、個々のサイズが数百キロダルトンから数百メガダルトンにわたるタンパク質集合体が幅広く見られ、高度に専門化した機能を果たしている。近年、新規な自己集合タンパク質を正確に設計する技術が著しく進歩しているが、厳密な対称性に依存しているために、このような集合体のサイズや複雑さにはこれまで制約があった。今回我々は、細菌のマイクロコンパートメントとウイルスのキャプシドに見られる偽対称性に着想を得て、大型で自己集合する偽対称なタンパク質ナノマテリアルを設計する階層的計算手法を開発した。そして偽対称なヘテロオリゴマー成分を計算により設計し、それらを使って、240個、540個および960個のサブユニットをそれぞれ含み、正二十面体の対称性を持つケージ様タンパク質集合体を個別に作製した。これらのナノケージは直径が49 nm、71 nm、96 nmで、これまでに計算手法により設計された境界のあるタンパク質集合体中で最大である。より一般的には、今回の研究は、厳密な対称性を超えることによって、設計によって考案可能な自己集合タンパク質構造の多様性を大きく広げたことになる。

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