用DNA编程蛋白质聚合制造技术

本公开总体上涉及用于制备蛋白质聚合物的方法。所述方法包括利用寡核苷酸来控制寡核苷酸官能化的蛋白质到寡聚/聚合材料的缔合途径。径。径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用DNA编程蛋白质聚合
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119(e)要求2018年9月14日提交的美国临时专利申请第62/731,601号以及于2018年9月14日提交的美国临时专利申请第62/731,735号的优先权，所述美国临时专利申请通过引用以其整体并入本文。
[0003]政府利益声明
[0004]本专利技术在政府支持下完成，授权号为N00014
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0043，由美国海军研究办公室(Office of Naval Research)授予。政府拥有本专利技术的某些权利。
[0005]通过引用并入电子提交的材料
[0006]作为本公开的一部分的序列表与说明书作为文本文件同时提交。含有序列表的文本文件的名称为“2018
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151R_Seqlisting.txt”，所述文本文件于2019年9月13日创建并且大小为1,521字节。序列表的主题通过引用以其整体并入本文。


[0007]本公开总体上涉及用于制备蛋白质聚合物的方法。所述方法包括利用寡核苷酸来控制寡核苷酸官能化的蛋白质到寡聚/聚合材料的缔合途径。

技术介绍

[0008]对许多生物学功能来说不可或缺的超分子蛋白质聚合物也是重要的合成靶标，其广泛地潜在应用于生物学、医学和催化。由蛋白质构建块的非共价缔合形成的聚合材料是超分子结构，其在生命系统、引导运动、1识别、结构和新陈代谢中起着关键作用。2因此，超分子蛋白质聚合物是重要的合成靶标，其广泛地潜在应用于生物学、医学和催化。然而，利用天然生物聚合事件，用于组装的组织和重组途径是通过一系列复杂结合事件精心策划的，这对于体外模拟是有挑战性的。3‑4因此，尽管已经开发了用于合成蛋白质聚合物的方法，但是有意地控制其所形成的途径的能力目前是不可能的。5‑9[0009]控制小分子的聚合，即通过生命过程已经通过提供具有精确定义的组成和架构的复杂大分子的合成进入通道，并且因此控制具有统一性质和具体功能的结构而彻底改革了聚合物科学。
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在超分子聚合领域，最近的实例已经证明，溶液中的单体的构型或聚集状态可以指示聚合是否会通过逐步增长过程自发地发生，或者是否首先需要引发事件来克服聚合的动力学屏障，从而触发链增长途径。
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因此，一般而言，聚合或缺乏聚合的动力学屏障指示系统是否会遵循自发逐步增长途径，或者链增长的可能性是否存在。尽管有大量文献致力于对小分子单体的聚合进行珩磨途径控制，但尚未探索将这些概念延伸到更大长度尺度的构建块，如蛋白质。确实，虽然已经报道了通过自发逐步增长过程进行的蛋白质和纳米颗粒聚合的实例，9但是由于精细地控制此长度尺度上的相互作用的固有困难，而使有意地控制纳米级构建块的聚合过程的能力提出了重大挑战。

技术实现思路

[0010]DNA已经成为用于控制将包含蛋白质的纳米级构建块组装成结晶和聚合架构的高度可定制的键合基序。
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在这些系统中，序列特异性和仔细设计的粘性端部连同配体放置被用作设计手柄以控制颗粒缔合并且因此控制组装体的最终热动力学结构。然而，原则上，可以使用DNA构型来编程组装体的能量屏障并且利用序列特异性相互作用来以类似于通过设计聚合的动力学屏障来操纵聚合途径的超分子策略的方式进入此类屏障。
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[0011]因此，本文公开了利用寡核苷酸来控制寡核苷酸官能化的蛋白质到寡聚/聚合材料的缔合途径的策略。根据附加的寡核苷酸的有意控制的序列和构型，蛋白质
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寡核苷酸“单体”可以通过逐步增长或链增长途径聚合。发现所得聚合物的架构和分布严重受到所采用的缔合途径的影响。重要的是，在链增长机制的情况下，还观察到“活”链端部。这证明了对蛋白质缔合进行机械控制的实例并且确立了可以应用于任何纳米颗粒系统的方法。此外，使用此策略，合成具有包含序列定义的、多嵌段、刷状和支链蛋白质聚合物架构的复杂架构的蛋白质寡聚物和聚合物。
[0012]本公开的主题的示例性应用包含但不限于：
[0013]●
多步催化
[0014]●
组装线生物合成
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组织工程化
[0016]●
由蛋白质组成指示的具有独特整体物理性质的软材料
[0017]本公开的主题的优点包含但不限于：
[0018]●
可以将任何蛋白质掺入到聚合结构中的可归纳策略
[0019]●
具有可定制分子量分布和架构的蛋白质聚合物材料
[0020]●
可以定制寡核苷酸长度，以定义具体蛋白质间距离
[0021]因此，在一些方面，本公开提供了一种制备蛋白质聚合物的方法，所述方法包括使以下接触：(a)第一蛋白质单体，所述第一蛋白质单体包括第一寡核苷酸所连接的第一蛋白质，所述第一寡核苷酸包括第一结构域(V)和第二结构域(W)；以及第二蛋白质单体，所述第二蛋白质单体包括第二寡核苷酸所连接的第二蛋白质，所述第二寡核苷酸包括第一结构域(V')和第二结构域(W')，其中(i)V与V'充分互补以在适当条件下杂交，并且(ii)W与W'充分互补以在适当条件下杂交，并且其中所述接触导致V与V'杂交，从而制备所述蛋白质聚合物。在一些实施例中，所述接触允许W与W'杂交。在一些实施例中，所述第一蛋白质和所述第二蛋白质是相同的。在另外的实施例中，所述第一蛋白质和所述第二蛋白质是不同的。在一些实施例中，所述第一蛋白质和所述第二蛋白质是多聚体蛋白质的次单元。在一些实施例中，所述第一寡核苷酸通过所述第一蛋白质的表面上的赖氨酸或半胱氨酸与所述第一蛋白质连接。在一些实施例中，所述第一寡核苷酸是DNA、RNA、其组合或其经修饰的形式。在另外的实施例中，V的长度为约10到100个核苷酸。在一些实施例中，W的长度为约10到100个核苷酸。在一些实施例中，所述第二寡核苷酸通过所述第二蛋白质的表面上的赖氨酸或半胱氨酸与所述第二蛋白质连接。在另外的实施例中，所述第二寡核苷酸是DNA、RNA、其组合或其经修饰的形式。在一些实施例中，V'的长度为约10到100个核苷酸。在一些实施例中，W'的长度为约10到100个核苷酸。在一些实施例中，所述蛋白质聚合物是水凝胶或治疗剂。在另外的实施例中，所述治疗剂是抗体、细胞穿透肽、病毒衣壳、固有无序化蛋白质、凝集素或膜蛋
白。
[0022]在一些方面，本公开提供了一种制备蛋白质聚合物的方法，所述方法包括使以下接触：(a)第一蛋白质单体，所述第一蛋白质单体包括第一寡核苷酸所连接的第一蛋白质，所述第一寡核苷酸包括第一结构域(X)、第二结构域(Y')、第三结构域(Z)和第四结构域(Y)，其中Y与Y'充分互补以在适当条件下杂交以产生第一发夹结构；(b)第二蛋白质单体，所述第二蛋白质单体包括第二寡核苷酸所连接的第二蛋白质，所述第二寡核苷酸包括第一结构域(Y)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备蛋白质聚合物的方法，所述方法包括使以下接触：(a)第一蛋白质单体，所述第一蛋白质单体包括第一寡核苷酸所连接的第一蛋白质，所述第一寡核苷酸包括第一结构域(V)和第二结构域(W)；以及(b)第二蛋白质单体，所述第二蛋白质单体包括第二寡核苷酸所连接的第二蛋白质，所述第二寡核苷酸包括第一结构域(V')和第二结构域(W')，其中(i)V与V'充分互补以在适当条件下杂交，并且(ii)W与W'充分互补以在适当条件下杂交，并且其中所述接触导致V与V'杂交，从而制备所述蛋白质聚合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触允许W与W'杂交。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述第一蛋白质和所述第二蛋白质是相同的。4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述第一蛋白质和所述第二蛋白质是不同的。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述第一蛋白质和所述第二蛋白质是多聚体蛋白质的次单元。6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述第一寡核苷酸通过所述第一蛋白质的表面上的赖氨酸或半胱氨酸与所述第一蛋白质连接。7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述第一寡核苷酸是DNA、RNA、其组合或其经修饰的形式。8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中V的长度为约10到100个核苷酸。9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中W的长度为约10到100个核苷酸。10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述第二寡核苷酸通过所述第二蛋白质的表面上的赖氨酸或半胱氨酸与所述第二蛋白质连接。11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其中所述第二寡核苷酸是DNA、RNA、其组合或其经修饰的形式。12.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，其中V'的长度为约10到100个核苷酸。13.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其中W'的长度为约10到100个核苷酸。14.根据权利要求1到13中任一项所述的方法，其中所述蛋白质聚合物是水凝胶或治疗剂。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述治疗剂是抗体、细胞穿透肽、病毒衣壳、固有无序化蛋白质、凝集素或膜蛋白。16.一种制备蛋白质聚合物的方法，所述方法包括使以下接触：(a)第一蛋白质单体，所述第一蛋白质单体包括第一寡核苷酸所连接的第一蛋白质，所述第一寡核苷酸包括第一结构域(X)、第二结构域(Y')、第三结构域(Z)和第四结构域(Y)，其中Y与Y'充分互补以在适当条件下杂交以产生第一发夹结构；(b)第二蛋白质单体，所述第二蛋白质单体包括第二寡核苷酸所连接的第二蛋白质，所述第二寡核苷酸包括第一结构域(Y)、第二结构域(X')、第三结构域(Y')和第四结构域(Z')，其中Y与Y'充分互补以在适当条件下杂交以产生第二发夹结构；以及(c)引发剂寡核苷酸，所述引发剂寡核苷酸包括第一结构域(Y)和第二结构域(X')；
其中所述接触导致(i)所述引发剂寡核苷酸的X'与所述第一寡核苷酸的X杂交，并且所述引发剂寡核苷酸的Y替代所述第一寡核苷酸的Y，由此打开所述第一发夹结构，以及(ii)所述第二寡核苷酸的Z'与所述第一寡核苷酸的Z杂交，由此打开所述第二发夹结构，并且从而制备所述蛋白质聚合物。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一蛋白质和所述第二蛋白质是相同的。18....

【专利技术属性】
技术研发人员：查德，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：