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His-Mediated Reversible Self-Assembly of Ferritin Nanocages through Two Different Switches for Encapsulation of Cargo Molecules
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-11-16 , DOI: 10.1021/acsnano.0c06670 Chunkai Gu 1 , Tuo Zhang 1 , Chenyan Lv 1 , Yu Liu 1 , Yingjie Wang 1 , Guanghua Zhao 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-11-16 , DOI: 10.1021/acsnano.0c06670 Chunkai Gu 1 , Tuo Zhang 1 , Chenyan Lv 1 , Yu Liu 1 , Yingjie Wang 1 , Guanghua Zhao 1
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Protein nanocages represent a class of nanovehicles for a variety of applications. However, precise manipulation of self-assembly behavior of these protein nanocages in response to multiple external stimuli for custom-tailored applications remains challenging. Herein, we established a simple but effective strategy for controlling protein nanocage self-assembly that combines a dual property of His motifs (their significantly pH-dependent protonation state and their capacity to coordinate with transition metals) with its high symmetry. With this strategy, we enabled two different ferritin nanocages to disassemble into protein tetramers under neutral solution by introducing His6 motifs at the 4-fold channel interfaces. Notably, these tetramers are able to self-assemble into ferritin-like protein nanocages in response to multiple external stimuli such as transition metal ions and pH, and vice versa, indicative of a reversible self-assembly process. Furthermore, such His-mediated reversible protein self-assembly has been explored for encapsulation of bioactive cargo molecules within these reconstituted protein nanocages with higher loading efficiency under milder conditions as compared to the reported acid denaturation encapsulation method for ferritin.
中文翻译：
他介导的铁蛋白纳米笼的可逆自组装，通过两个不同的开关来封装货物分子。
蛋白质纳米笼代表了用于各种应用的一类纳米载体。然而，针对定制应用的这些蛋白质纳米笼响应多种外部刺激的自组装行为的精确操纵仍然具有挑战性。在这里，我们建立了一个简单而有效的策略来控制蛋白质纳米笼的自组装，该策略结合了His基序的双重特性（它们具有明显的pH依赖性质子化状态及其与过渡金属配合的能力）和高度对称性。通过这种策略，我们通过引入His 6使两个不同的铁蛋白纳米笼在中性溶液下分解成蛋白质四聚体4折叠通道界面上的图形。值得注意的是，这些四聚体能够响应于多种外部刺激，例如过渡金属离子和pH，而自组装成铁蛋白样蛋白质纳米笼，反之亦然，表明可逆的自组装过程。此外，与报道的用于铁蛋白的酸变性包封方法相比，已经研究了这种His介导的可逆蛋白自组装，用于在较温和的条件下以更高的负载效率将生物活性货物分子包封在这些重构的蛋白纳米笼中。
更新日期：2020-12-22
中文翻译：
他介导的铁蛋白纳米笼的可逆自组装，通过两个不同的开关来封装货物分子。
蛋白质纳米笼代表了用于各种应用的一类纳米载体。然而，针对定制应用的这些蛋白质纳米笼响应多种外部刺激的自组装行为的精确操纵仍然具有挑战性。在这里，我们建立了一个简单而有效的策略来控制蛋白质纳米笼的自组装，该策略结合了His基序的双重特性（它们具有明显的pH依赖性质子化状态及其与过渡金属配合的能力）和高度对称性。通过这种策略，我们通过引入His 6使两个不同的铁蛋白纳米笼在中性溶液下分解成蛋白质四聚体4折叠通道界面上的图形。值得注意的是，这些四聚体能够响应于多种外部刺激，例如过渡金属离子和pH，而自组装成铁蛋白样蛋白质纳米笼，反之亦然，表明可逆的自组装过程。此外，与报道的用于铁蛋白的酸变性包封方法相比，已经研究了这种His介导的可逆蛋白自组装，用于在较温和的条件下以更高的负载效率将生物活性货物分子包封在这些重构的蛋白纳米笼中。
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