アラニンスキャン変異誘発による残基分解におけるナノ粒子とタンパク質間の特定の相互作用の特性評価

ナノ粒子とタンパク質間の相互作用は、ナノバイオフィールドの中心的な問題です。ただし、構造の詳細におけるナノ粒子とタンパク質間の特定の相互作用を特徴付けることは、依然として大きな課題です。ゴールドボディを使用して、自然抗体の相補的決定領域（CDR）を金ナノ粒子に移植することによって生成された人工抗体を使用して、モデルとして、アラニン走行誘発性の相互作用のために金ナノ粒子のCDRペプチドの重要な残基を識別することができます。2つのゴールドボディ上のCDRペプチドのあらゆる残基（それぞれ雌卵の白いリゾチームと表皮成長因子受容体と特異的に結合する）を1つずつアラニンに変異させ、2つの金身の合計18人の単一菌を生成します。実験結果は、2つの金身と対応する抗原の間の特定の相互作用のためのCDRペプチドの重要な残基が天然抗体のものとまったく同じであるため、天然抗体のCDRの正しい立体構造がAUNPで正常に再構築されていることを証明しています。これは、設計されたナノ粒子とタンパク質の間の特定の相互作用のための最初の残基分解溶解構造図です。

The interaction between nanoparticles and proteins is a central problem in the nano-bio-fields. However, it is still a great challenge to characterize the specific interaction between nanoparticles and proteins in structural details. Using the Goldbodies, the artificial antibodies created by grafting complementary-determining regions (CDRs) of natural antibodies onto gold nanoparticles, as the models, we manage to identify the key residues of the CDR peptides on gold nanoparticles for the specific interactions by alanine scanning mutagenesis. Each and every residue of the CDR peptides on two Goldbodies (which specifically bind with hen egg white lysozyme and epidermal growth factor receptor, respectively) is mutated to alanine one by one, generating a total of 18 single-mutants of the two Goldbodies. Experimental results reveal that the key residues of the CDR peptides for the specific interactions between the two Goldbodies and the corresponding antigens are exactly the same as those in the natural antibodies, thus proving that the correct conformations of the CDRs of natural antibodies have been successfully reconstructed on AuNPs. This is the first residue-resolution structural illustration for the specific interaction between a designed nanoparticle and a protein.