一种基于相互作用网络的方法预测生物纳米技术中的蛋白质笼架构

蛋白质纳米颗粒在生物纳米技术的许多领域（包括药物递送、疫苗接种和诊断）中发挥关键作用。这些技术需要控制蛋白质纳米容器由其组成蛋白组件自组装时可采取的特定颗粒形态。病毒衍生蛋白笼的几何构造原理通过类比病毒蛋白壳、依据 Caspar 与 Klug 的准等价原理已相当清楚。然而，许多人工或基因改造的蛋白质容器违背该原理，因为相同蛋白亚基不以准等价方式相互作用，导致颗粒表面出现空隙。我们引入一种方法，利用称为壳粒（capsomers）的组装单元之间的局部相互作用信息，推断这些纳米颗粒架构的几何构造原理。该方法的预测能力在此以纳米技术中一个重要体系——AaLS 五聚体——予以展示。我们的方法不仅合理化了迄今已发现的笼结构，还预测了尚未观测到的几何可行选项。基于相互作用网络几何性质的纳米颗粒架构分类弥补了我们当前对蛋白质容器结构理解的空白，可广泛应用于蛋白质纳米技术，为实现颗粒多态性的可编程控制铺平道路。