En los organismos vivos, los iones metálicos libres se almacenan y transportan a través de proteínas ensambladas en estructuras altamente ordenadas como las jaulas de proteínas a través de una reacción llamada biomineralización. Esta sofisticada estrategia biológica ha atraído la atención de los biotecnólogos que especulan que las jaulas de proteínas de almacenamiento de iones naturales puedenser utilizado para cultivar nanopartículas metálicas con las propiedades deseadas.
Las nanopartículas de oro AuNP son conocidas por sus excelentes funciones en catálisis, bioimagen, administración de fármacos y terapia; por lo tanto, la síntesis de AuP con tamaños y formas controladas es muy importante para su aplicación en nanomedicina. En los andamios de proteínas, los AuNP sonformado por un proceso secuencial que implica la deposición de Au y la aglomeración en pequeños nanoclusters que actúan como centros de nucleación para el crecimiento de AuNP. Sin embargo, el mecanismo dinámico subyacente a la formación de nanoclusters de Au en entornos proteicos sigue sin estar claro.
Para revelar los procesos moleculares detrás del crecimiento de AuNP en nano jaulas de proteínas, un grupo de ingenieros biomoleculares del Instituto de Tecnología de Tokio, dirigido por Takafumi Ueno, utilizó cristalografía de alta resolución y analizó la formación de nanoclusters de Au en ferritina. Un almacenamiento intracelular universal de hierroproteína producida por casi todos los organismos vivos, la ferritina forma una nanojaula autoensamblada de 24 subunidades con dos sitios de unión de metales específicos: el canal del eje de 3 veces y el centro de acumulación. Dado que los iones Au tienen una alta afinidad por el azufre, los científicos modificaroncentro de acumulación mediante la introducción de un residuo de cisteína adicional que contiene azufre para mejorar la absorción de Au en la jaula de la proteína. Luego, reforzaron los cristales de ferritina que contienen Au mediante la reticulación en glutaraldehído para mantener su estructura reticular. Estas modificaciones permitieron la reducción de iones Au enLos cristales y la determinación de las posiciones de unión de los iones Au dentro de la jaula de ferritina por cristalografía de alta resolución.
En el siguiente paso, los iones de Au inmovilizados se redujeron a átomos de Au 0 utilizando un agente reductor NaBH4. Como resultado, los científicos pudieron observar que el Au reducido se aglomeraba en nanoclusters formados en los canales simétricos de 3 vecesy en los centros de acumulación de metales, lo que se debió al movimiento gradual de Au y a los cambios conformacionales de los aminoácidos circundantes.
Los resultados obtenidos por el profesor Ueno y sus colegas descubren el mecanismo detrás de la formación de nanoclusters de Au que se esperan como centros de nucleación para el posterior crecimiento de AuNP en el entorno único de proteínas, proporcionando una plataforma para la investigación futura de biomineralización y síntesis de nanopartículas en andamios biomoleculares.
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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