Angew. Chem. ：动态模板法合成多种结构高分子-蛋白纳米组装体

带有空腔结构的纳米或亚微米尺度蛋白组装体的合成方法研究对于蛋白质递送系统研发、仿生结构设计、纳米生物微反应器制备等均具有重要意义。虽然通过两亲性高分子-蛋白复合物自组装能够获得诸如球型、棒状、管状和囊泡等不同形貌的蛋白聚集结构，但当前对于构建具有分级结构的蛋白囊泡，特别是具有非球形或不对称形状的多蛋白聚集体，仍存在挑战。

近日，中国科学院大学的研究人员与中国科学院理化技术研究所的合作者一起，发展了一种以两亲聚合物胶束为动态模板的蛋白分步组装方法，在温和条件下制备出包括高分子交联蛋白囊泡、Janus结构蛋白囊泡以及环状蛋白聚集体等系列高分子-蛋白纳米组装结构，并实现了对蛋白囊泡表面形貌及其环境响应性的调控。

研究人员首先利用金刚烷或苯并咪唑修饰的线性聚乙二醇（PEG）在水溶液中形成高分子胶束，进而将表面修饰有b-环糊精的蛋白分子加入到该分散体系中，使之与胶束表面金刚烷或苯并咪唑基团形成主-客体相互作用影响界面稳定性，诱导高分子链向胶束表面迁移并结合更多蛋白分子，最终形成由高分子交联的蛋白壳层与中空结构。此过程中，预先在胶束模板中包载功能物质可使之原位包封于囊泡空腔中；减少蛋白表面b-环糊精数量则能够使蛋白囊泡的表面结构由平滑转变为粗糙；而以蛋白囊泡为模板，分次加入不同种类的蛋白分子及两亲聚合物则可以得到双层甚至三层结构的多蛋白囊泡。同时，由于苯并咪唑与b-环糊精间的主-客体相互作用可以在弱酸性pH值（6.8）下水解，因此通过降低环境pH值可以选择性地去除双层囊泡中的一层。

进一步，研究人员以双层囊泡为模板，通过调节所加入高分子与蛋白的质量比诱导复合物发生相分离，合成出三层结构的多蛋白“甜甜圈”，以及形貌由葫芦状向铃铛状演变的三蛋白Janus囊泡。通过次级相互作用，还可使“甜甜圈”二次组装形成具有多层次结构的竹节状多蛋白组装体。利用所合成的差异化形貌高分子-蛋白组装体，如光滑表面蛋白囊泡、粗糙表面蛋白囊泡和竹节状多蛋白组装体等，研究人员考察了蛋白聚集体形貌对其细胞内化能力的影响。结果表明，具有粗糙表面的蛋白囊泡较其它形貌聚集体具有更高的细胞内化效率。该工作为蛋白聚集结构的构建提供了一种新策略。

论文信息

Polymer-Protein Assemblies with Tunable Vesicular and Hierarchical Nanostructures

Yingying Ren, Dr. Shanyue Guan, Prof. Dr. Xiaozhong Qu

文章的第一作者为中国科学院大学的博士生任盈颖，通讯作者为中国科学院大学的屈小中教授和中国科学院理化技术研究所的关山月副研究员。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202317251