p Nanopartículas e nanocages são materiais atraentes que podem ser aplicados em agentes de cor, catalisadores, e entrega de drogas. Para uso no mundo real, é necessário produzir um grande número de nanopartículas de tamanho e forma uniforme, mas até agora, métodos de formação de nanopartículas usando metais têm sido amplamente pesquisados, e a formação de nanopartículas com uma determinada forma e tamanho foram realizadas. Contudo, não é fácil criar um grupo de nanopartículas uniformes com a mesma estrutura em nível atômico. p Um grupo de pesquisa conjunta liderado pelo Professor Associado Ryoichi Arai (Instituto de Ciências Biomédicas e Faculdade de Ciência e Tecnologia Têxtil, Shinshu University) e o professor assistente Norifumi Kawakami (Faculdade de Ciências e Tecnologia, Keio University) desenvolveu uma nanopartícula de proteína supramolecular uniforme e útil auto-montada simetricamente a partir de proteínas de fusão de um domínio de proteína pentamérica e um domínio de proteína dimérica. É possível modificar a funcionalidade por mutagênese específica do local ou modificação química. Esta nanopartícula de proteína projetada com um diâmetro de cerca de 22 nm foi chamada de TIP60 (proteína icosaédrica truncada composta de proteínas de fusão 60-mer) porque é formada por proteínas de fusão artificiais 60-méricas automontáveis ​​em forma de bola de futebol.

p No presente estudo, o grupo de pesquisa conjunta resolveu a estrutura tridimensional detalhada do TIP60 usando microscopia crioeletrônica de partícula única. Uma grande quantidade de TIP60 foi expressa em E. coli, e uma amostra purificada foi observada no microscópio crioeletrônico operado pelo laboratório do Prof. Masahide Kikkawa na Universidade de Tóquio. Ao realizar a análise de uma única partícula com base nos dados de imagem obtidos, um mapa tridimensional foi reconstruído com uma resolução de 3,3 Å. Foi revelado que o TIP60 forma nanopartículas esféricas ocas conforme projetado e tem uma estrutura icosaédrica 60-mérica com 20 poros triangulares com uma borda de cerca de 4 nm cada. Além disso, o grupo elucidou em detalhes a estrutura tridimensional característica, tal como o ligante que conecta o domínio de formação de pentâmero e o domínio de formação de dímero composto por uma hélice α.

p Quando um composto de molécula pequena é adicionado após modificar quimicamente apenas a superfície externa do TIP60 com um composto de alto peso molecular, o composto de pequena molécula entra na cavidade interna e se modifica quimicamente na superfície interna. Em outras palavras, verificou-se que a estrutura porosa do TIP60 atua como um filtro por tamanho molecular, e as superfícies externa e interna do TIP60 podem ser quimicamente modificadas com diferentes moléculas de diferentes tamanhos.

p No futuro, o grupo utilizará nanopartículas de proteína projetadas artificialmente, avançando no projeto e na modificação funcional de variantes específicas do local com base na estrutura tridimensional de TIP60 elucidada neste estudo. Espera-se que leve ao desenvolvimento e aplicações nas áreas de nanobiotecnologia e nanomateriais, como o uso como uma nanocápsula para um sistema de entrega de drogas.

p A pesquisa foi publicada em Comunicações Químicas .