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DNA 编码蛋白的 Janus 纳米粒子。

DNA-Encoded Protein Janus Nanoparticles.

机构信息

X-ray Science Division , Argonne National Laboratory , Argonne , Illinois 60439 , United States.

出版信息

J Am Chem Soc. 2018 Jul 25;140(29):9269-9274. doi: 10.1021/jacs.8b05640. Epub 2018 Jul 10.

DOI:10.1021/jacs.8b05640
PMID:29989807
Abstract

Asymmetric functionality and directional interactions, which are characteristic of noncentrosymmetric particles, such as Janus particles, present an opportunity to encode particles with properties, but also a great synthetic challenge. Here, we exploit the chemical anisotropy of proteins, and the versatile chemistry of DNA to synthesize a protein-based Janus nanoparticle comprised of two proteins encoded with sequence-specific nucleic acid domains, tethered together by an interprotein "DNA bond". We use these novel nanoparticles to realize a new class of three-dimensional superlattice, only possible when two sides of the particle are modified with orthogonal oligonucleotide sequences. The low symmetry, intrinsic to Janus particles, enables the realization of unprecedented multicomponent nanoparticle superlattices with unique, hexagonal layered architectures. In addition, the interprotein "DNA bond" can be modulated to selectively expand the lattice in a single direction. The results presented herein not only emphasize the power of rationally designing nanoscale building blocks to create highly engineered colloidal crystals, but also establish a precedent for applications of multidomain DNA-encoded nanoparticles, especially in the field of colloidal crystallization.

摘要

非中心对称粒子(如詹纳斯粒子)的不对称功能和定向相互作用为粒子赋予特性提供了机会,但也带来了巨大的合成挑战。在这里,我们利用蛋白质的化学各向异性和 DNA 的多功能化学性质,合成了一种基于蛋白质的詹纳斯纳米粒子,它由两个编码有序列特异性核酸结构域的蛋白质组成,通过蛋白质间的“DNA 键”连接在一起。我们使用这些新型纳米粒子实现了一类新的三维超晶格,只有当粒子的两面用正交寡核苷酸序列修饰时,才有可能实现这种超晶格。詹纳斯粒子的低对称性使其能够实现具有独特的六方层状结构的前所未有的多组分纳米粒子超晶格。此外,蛋白质间的“DNA 键”可以被调节以选择性地在单个方向上扩展晶格。本文的结果不仅强调了合理设计纳米级构建块来创建高度工程化胶体晶体的强大功能,而且为多域 DNA 编码纳米粒子的应用,特别是在胶体结晶领域,建立了一个先例。

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