热烈祝贺我组李龙的文章发表于ACS Nano!  

       文章标题为“多种超分子相互作用决定的蛋白质组装体复杂演化”，主要内容如下：

       精确的蛋白质组装体不仅构成了一系列的生物机器，而且提供了一类先进的生物材料。其中，蛋白质-蛋白质相互作用是人工设计蛋白质精确组装体的核心步骤。对于蛋白质相互作用的调控一般需要较为繁琐的蛋白基元设计与表达纯化，且缺乏动态特性，能否利用化学方法实现对蛋白作用的简单调控以及组装体动态演变是该领域所面临的挑战之一。复旦大学高分子科学系陈国颂-江明课题组长期致力于利用糖和蛋白质等生物大分子体外构建各种人工仿生体系。2014年提出通过“诱导配体”小分子参与的非共价相互作用调控蛋白质自组装，陆续获得了规整的蛋白质框架晶体和微米管等纳米结构；并逐步意识到，配体所参与的配体-配体相互作用和蛋白质自身的蛋白-蛋白相互作用，对于构建蛋白精确组装体系的共同关键意义。

       基于此，本工作证明了控制人工引入的配体-配体相互作用可以指导蛋白质之间非特异性相互作用的形成，并诱导生成多种纳米级组装体，而无需操纵蛋白质的天然表面。更重要的是，这些组装体可以自发地演化成更有序的晶体结构。结果表明，从设计的超分子相互作用到蛋白质之间形成的相互作用的转变对演化的路径选择和结果至关重要（图1）。

图1. 超分子相互作用转变诱导的蛋白组装体向晶体演变

       首先，作者精确控制了蛋白质表面上的人工超分子相互作用的对称性和数量，以及配体分子的空间长度。通过调节这两个设计因素产生了不同分子排列和形貌的蛋白质组装体，包括卷曲纳米线、纳米管和纳米片，并且利用冷冻电镜对组装体内部的蛋白质排列进行了表征和重构。随后发现，这些有序的纳米结构可以自发地演变成宏观晶体结构，从而产生了六种高质量的晶体，并通过自组装相图和晶体结构解析阐明了组装体到晶体转变的规律和机制（图2）。最终，通过负染电镜、圆二色谱、紫外光谱等方法跟踪了演变过程，发现该过程由两个阶段组成，即从组装产生到晶体形成依次发生。在第一阶段，人工超分子相互作用主导了组装体的产生，而诱导产生的蛋白质间相互作用在第二阶段决定了从组装体到晶体的形成。这些发现揭示了一种尚未被探究过的蛋白质自组装体转变机制，并可能为开发基于蛋白质的药物递送系统、可转化和动态蛋白质组装体、蛋白质晶体材料和晶体学提供一种新的方法。

图2.  精确蛋白质组装体演化为蛋白质晶体

      上述成果近日发表在ACS Nano上，复旦大学高分子科学系李龙博士为第一作者，陈国颂教授为该论文的通讯作者。法国CERMAV（植物大分子研究中心）Anne Imberty教授、西安交通大学张磊教授、中国科学院武汉病毒所曹晟研究员、吉林大学罗全教授等参与了该项研究。结构表征利用了日本电子300kV冷冻电镜。该研究获得国家自然基金委杰出青年基金、国家重点研发计划等项目的资助。