Клатрин как биотехнологический субстрат: иммобилизация и функционализация

Группа исследователей из Германии и Великобритании показала, что клатрин — белок, формирующий решетчатую структуру для везикулярного транспорта в эукариотических клетках, — можно иммобилизовать на различных поверхностях и функционализировать наночастицами и ферментами. Решетка клатрина может храниться и повторно активироваться без потери функциональности, что делает её практичным субстратом для молекулярных устройств. Работа опубликована в Nature Nanotechnology.

Иммобилизация решетки

Клатрин формирует решетку из трехногих белковых комплексов — трискелионов. Исследователи иммобилизовали двумерные решетки клатрина на графене, полимерах, стекле и металлах, используя адапторный белок H6-эпсин.

  • Взаимодействие решетки с поверхностью можно контролировать с помощью NaSCN.
  • Обработка 0.05 M NaSCN нарушает порядок решетки. После удаления NaSCN и добавления новых трискелионов решетка восстанавливается.
  • Более высокие концентрации NaSCN полностью удаляют решетку, но линкер H6-эпсин остается неповрежденным.

Стабилизация и хранение

Иммобилизованная решетка стабильна лишь десятки минут. Для увеличения срока службы были опробованы стратегии сшивания:

  1. ATFB (4-азидо-2,3,5,6-тетрафторбензойная кислота сукцинимидиловый эфир) — ковалентно связывает клатрин с H6-эпсином.
  2. Глутаровый альдегид с последующей дегидратацией уранилацетатом.
    • АФМ-исследования показали, что активность решетки восстанавливается при регидратации.
    • Такой подход позволил хранить решетки месяцами.

Функционализация

Решетку клатрина удалось функционализировать, встраивая модифицированные легкие цепи в решетку из тяжелых цепей:

  • Золотые наночастицы

  • Фермент ауксилин (в клетках он вместе с Hsc70 удаляет клатриновые решетки с мембран).

    • Предварительные исследования показали, что иммобилизованный ауксилин сохраняет ферментативную активность, так как он разбирал иммобилизованную клатриновую решетку.

Это исследование демонстрирует практичность клатрина для молекулярных устройств и наносборки: иммобилизация на различных поверхностях, увеличение срока жизни и функционализация разнородными частицами.