An ultra-stable gold-coordinated protein cage displaying reversible assembly

笼子 超分子化学 纳米技术 结晶学 生物物理学 化学 蛋白质结构 蛋白质结晶 材料科学 生物 生物化学 晶体结构 数学 组合数学 有机化学 结晶
作者
Ali D. Malay,Naoyuki Miyazaki,Artur Biela,Soumyananda Chakraborti,Karolina Majsterkiewicz,Izabela Stupka,Craig S. Kaplan,Agnieszka Kowalczyk,Bernard Piette,Georg Hochberg,Di Wu,Tomasz P. Wróbel,Adam Fineberg,Manish S. Kushwah,Mitja Kelemen,Primož Vavpetič,Primož Pelicon,Philipp Kukura,Justin L. P. Benesch,Kenji Iwasaki,Jonathan G. Heddle
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:569 (7756): 438-442 被引量:152
标识
DOI:10.1038/s41586-019-1185-4
摘要

Symmetrical protein cages have evolved to fulfil diverse roles in nature, including compartmentalization and cargo delivery1, and have inspired synthetic biologists to create novel protein assemblies via the precise manipulation of protein-protein interfaces. Despite the impressive array of protein cages produced in the laboratory, the design of inducible assemblies remains challenging2,3. Here we demonstrate an ultra-stable artificial protein cage, the assembly and disassembly of which can be controlled by metal coordination at the protein-protein interfaces. The addition of a gold (I)-triphenylphosphine compound to a cysteine-substituted, 11-mer protein ring triggers supramolecular self-assembly, which generates monodisperse cage structures with masses greater than 2 MDa. The geometry of these structures is based on the Archimedean snub cube and is, to our knowledge, unprecedented. Cryo-electron microscopy confirms that the assemblies are held together by 120 S-Aui-S staples between the protein oligomers, and exist in two chiral forms. The cage shows extreme chemical and thermal stability, yet it readily disassembles upon exposure to reducing agents. As well as gold, mercury(II) is also found to enable formation of the protein cage. This work establishes an approach for linking protein components into robust, higher-order structures, and expands the design space available for supramolecular assemblies to include previously unexplored geometries.
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