Eiwitkooien - capsuleachtige structuren bestaande uit talloze eiwitmoleculen - vervullen rollen in de natuur die hun toepassing hebben geïnspireerd op gebieden zoals de toediening van medicijnen. Hun gecontroleerde assemblage is daarom van bijzonder belang voor onderzoek; echter, de op stimuli reagerende demontage van eiwitkooien is nog niet gerapporteerd. Nutsvoorzieningen, een internationaal onderzoeksteam heeft op goud gerichte omkeerbare assemblage van 3D-eiwitkooien gerapporteerd. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Natuuronderzoek .

Gerapporteerde methoden voor het bereiden van eiwitkooien op basis van eiwit-eiwitinteracties, zoals waterstofbruggen en hydrofobe interacties, kan resulteren in stabiele kooien; echter, dergelijke assemblages zijn statisch en bieden geen enkele vorm van slimme controle. In tegenstelling tot, assemblage die metaalionen gebruikt om interacties tussen eiwitten te vergemakkelijken, zorgt voor een afgiftemechanisme.

Hoewel metaalgedreven assemblage van eiwitten is gemeld, voorbeelden van 3D-kooistructuren die op deze manier zijn gemaakt, zijn zeldzaam. De onderzoekers ontwikkelden een ringvormig eiwit dat bekend staat als TRAP (trp RNA-bindend verzwakkend eiwit), zodat het gelijk verdeelde thiolgroepen van cysteïne-eenheden vertoonde. Het toevoegen van een bron van goudionen aan de eiwitten in oplossing leidde tot de assemblage van 3D-eiwitkooien, gebaseerd op goud-zwavel interacties, binnen enkele minuten.

"Door de eiwitbouwstenen aan te passen, hebben we de assemblage van kooien kunnen sturen op een manier die ons ook controle geeft over hun stabiliteit, " studie auteur Kenji Iwasaki legt uit. "De eiwitten die binnen enkele minuten na introductie van goud in het systeem en cryo-elektronenmicroscopie werden geassembleerd, lieten ons de gevormde structuren duidelijk zien, die een diameter hebben van ongeveer 22 nm."

Gedetailleerde analyse van de vorm van de eiwitkooien onthulde dat de structuren zijn opgebouwd uit 24 ringen die zijn gerangschikt om zes vierkante openingen te geven. Deze opstelling staat bekend als een stompe kubus, een Archimedische vaste stof die volgens de onderzoekers nog niet eerder in de natuur is waargenomen.

De kooistructuren bleken stabiel te zijn over een reeks temperaturen, ook bij 95 °C gedurende meerdere uren, en bleken ook robuust te zijn in de aanwezigheid van een reeks chemicaliën die waterstofgebonden structuren kunnen verstoren. Echter, in aanwezigheid van reductiemiddelen, inclusief biologisch relevante antioxidanten die in het lichaam aanwezig zijn, de kooien konden worden gedemonteerd.

"De omkeerbare controle van de kooistabiliteit is een opwindende functie in termen van slimme eigenschappen voor dynamische vrachtafleveringstoepassingen, " Professor Iwasaki legt uit. "Echter, buiten deze praktische kenmerken, de observatie van een ongekende structurele architectuur die niet, voor zover we weten, waargenomen in de natuur en heeft parallellen in islamitische kunstwerken, heeft een interessante dimensie gegeven aan onze bevindingen."