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【创新在大工】生物工程学院科研团队在昆虫表皮蛋白自组装机制及相关应用方面取得突破

2024-05-03

昆虫表皮作为自然界中最复杂的自组装系统之一,含有数以百计的表皮蛋白,这为筛选具有自组装潜能的昆虫表皮蛋白肽(ICP)提供了无限可能。近日,我校生物工程学院刘田教授与中国农业科学院杨青教授、清华大学高华健教授以及南洋理工大学俞璟副教授合作,在《自然—纳米技术》(Nature Nanotechnology,IF=38.3)上发表题为“溶剂浓度梯度驱动昆虫肽自组装形成纳米胶囊”(Self-assembly of peptide nanocapsules by a solvent concentration gradient)的论文。

玉米螟是我国一类农作物病虫害,其钻蛀特性是导致其防治困难的主要原因之一,而坚硬的头壳正是发挥其钻蛀功能的主要器官。作者从亚洲玉米螟头壳表皮转录组中发现了233种表皮蛋白,并从中筛选了9种具有重复序列的ICP。非常罕见的是,其中三种ICP(WA30、VV30和NS36)能够在水和丙酮的混合溶剂中自发组装成纳米胶囊,而不需要添加任何的模版。

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昆虫表皮蛋白肽(ICP)的挖掘以及纳米胶囊的组装机制

研究表明,上述肽基纳米胶囊的形成得益于溶剂浓度梯度自组装技术。当ICP水溶液与丙酮混合时,会发生液液相分离。ICP纳米胶囊可以通过简单的溶剂置换工艺制备,并在药物递送方面具有一些独特的优势。该理论能够在一定程度上解释昆虫新表皮脱水过程中的表皮蛋白组装机理,进而为阐明昆虫表皮形成机制提供新思路。此外,ICP纳米胶囊在人体内降解缓慢,可以提高药物的释放并且副作用较低。因此,研究制备的ICP纳米胶囊在肿瘤治疗、基因治疗和疫苗递送等方面均具有较大的应用前景。

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通过ICP胶囊封装并递送蛋白质、疏水药物和mRNA

该论文的第一作者是刘田教授和俞璟副教授共同指导的博士生李昦鹏和高华健教授指导的博士后钱栩良。我校博士生祁惠棠和原烽堠参与了该工作。该论文的通讯作者为刘田教授、杨青教授、高华健教授和俞璟副教授。

全文链接:https://www.nature.com/articles/s41565-024-01654-w

来源:生物工程学院
编辑:王一婷 常思萌

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