Исследователи из Нидерландов разработали методику, позволяющую упаковать несколько молекул белков в оболочку вируса.

Разработанный подход открывает возможности для создания нанореактора, содержащего белки различного строения (в то числе ферменты), моделирующего органеллы клетки, в которых белки и продукты их превращений плотно упакованы в замкнутом пространстве.

Уже многие годы вирус соевой линии хлоротичной пятнистости вигны [cowpea chlorotic mottle virus (CCMV)] применяют для получения наноразмерных капсул, переносящих молекулы «гостей». Выдерживание вируса при pH 7.5 приводит к разрушению вирусного капсида (белковой внешней оболочки вируса). Это позволяет отделить белковую часть вируса от молекулы рибонуклеиновой кислоты, заключенной в капсиде, после чего капсид можно реорганизовать, понижая значение pH до 5.0. Реорганизация капсида в присутствии других молекул, например, белков, позволяет молекулам-гостям инкапсулироваться в белковую оболочку вируса.

Описанный выше подход приводит к тому, что обычно капсид инкапсулирует одну или две молекулу белка-гостя. Джероен Корнелиссен (Jeroen Cornelissen) из Университета Радбуда продемонстрировал возможность улавливания нескольких белков пустой оболочкой вируса.

Исследователи из группы Корнелиссена связали молекулы потенциального гостя с индивидуальными фрагментами капсида в его разобранном состоянии. Реорганизация капсида приводит к инкапсуляции всех молекул-гостей, связанных со строительными блоками белковой оболочки. Следует отметить, что молекулы гостя не должны быть связаны с фрагментами капсида ковалентными связями – прочное ковалентное взаимодействие между белком-строительным блоком и белком-гостем может привести к изменению третичной структуры строительных блоков капсида, препятствующему реорганизации оболочки вируса.

Для того чтобы избежать отрицательного влияния белка-гостя на процесс реорганизации капсида в группе Корнелиссена разработали принципиально новую систему связывания белков-гостей с белками-элементами капсида. Новая система позволяет добиться достаточно прочного связывания молекулы гостя со строительным блоком оболочки, не дающего гостю диссоциировать в процессе самоорганизации капсида, но при этом позволяет белку-гостю отсоединиться и свободно функционировать внутри капсида после его реорганизации.

Исследователям из Нидерландов удалось добиться такого результата, создав генетически модифицированную версию белка, входящего в состав капсида. Мутированный белок содержит спирализованный остаток аминокислоты с гидрофобными и полярными участками. Методы генной инженерии позволяют сделать этот аминокислотный остаток комплементарным любому потенциальному белку-гостю. В растворе инкорпорированный в строительный блок капсида остаток аминокислоты прочно связывается с белком-гостем за счет гидрофобных и электростатических взаимодействий. Это обстоятельство позволяет белку-гостю инкапсулироваться в самоорганизующийся капсид.