亚利桑那州立大学金伯利·巴普蒂斯塔 这种蛋白质-脱氧核糖核酸“乐高”是由一个三角形的脱氧核糖核酸结构共同组装而成的，手柄上有三个互补的臂，形成由蛋白质三聚体覆盖的六个脱氧核糖核酸边组成的四面体笼子
荣誉:尼古拉斯·斯特凡诺普洛斯 纳米技术的中心目标是在原子或分子尺度上操纵材料，尤其是建造微观装置或结构
三维笼是最重要的目标之一，因为它们简单且可用作药物的药物载体
脱氧核糖核酸纳米技术使用脱氧核糖核酸分子作为可编程的“乐高”来组装结构，用其他分子无法控制的结构
然而，脱氧核糖核酸的结构非常简单，缺乏像病毒一样构成大多数自然笼子的蛋白质的多样性
不幸的是，很难用精确的脱氧核糖核酸来控制蛋白质的组装
也就是说，直到最近
尼古拉斯·斯特凡诺普洛斯——亚利桑那州立大学分子设计和仿生生物设计中心以及分子科学学院的助理教授——和他的团队通过使用共价蛋白质-脱氧核糖核酸缀合物，用蛋白质和脱氧核糖核酸构建模块构建了一个笼子
在发表在《美国化学学会纳米》杂志上的一篇论文中，斯蒂芬诺普洛斯用三个相同的单链脱氧核糖核酸手柄修饰了一种同三聚体蛋白质(一种叫做KDPG醛缩酶的天然酶)，方法是将它们引入蛋白质表面的活性半胱氨酸残基进行功能化
这种蛋白质-脱氧核糖核酸“乐高”是由一个三角形的脱氧核糖核酸结构共同组装而成的，手柄上有三个互补的臂，形成由蛋白质三聚体覆盖的六个脱氧核糖核酸边组成的四面体笼子
笼子的尺寸可以通过每个脱氧核糖核酸臂的圈数来调节，杂交结构被纯化和表征以确认三维结构
笼子也用脱氧核糖核酸修饰，使用点击化学，这是一种定制的化学类型，以非常可靠的方式快速创建元素，将微观单位连接在一起，展示了该方法的通用性
尼古拉斯·斯特凡诺普洛斯助理教授
荣誉:尼古拉斯·斯特凡诺普洛斯 斯特凡诺普洛斯说:“我实验室的方法将允许构建兼具蛋白质和脱氧核糖核酸纳米技术优势的纳米材料，并在靶向递送、结构生物学、生物医学和催化材料等领域找到应用。”
斯特凡诺普洛斯和他的团队看到了混合笼的机会——将自组装蛋白质构建模块与合成DNA支架相结合——可以将前者的生物活性和化学多样性与后者的可编程性相结合
这就是他们着手创造的——一种通过寡核苷酸(一种合成的脱氧核糖核酸链)在蛋白质构件上的化学结合而构建的杂交结构
带有三个互补单链脱氧核糖核酸柄的三角形基底是自组装的，通过加热改变其性质来单独纯化
斯特凡诺普洛斯说:“我们推断，通过设计这两个纯化的构件，它们会利用DNA手柄的识别特性，以可编程的方式自发地结合在一起。”
“使用像这种醛缩酶这样高度热稳定的蛋白质尤其重要，因为这种自组装只能在55摄氏度下工作，许多蛋白质在这种温度下会分解
" 脱氧核糖核酸的另一个优势是调整笼子的大小，而不必重新设计所有的组件，这在蛋白质中是不可能的
斯特凡诺普洛斯继续说，“然后可以通过改变每个脱氧核糖核酸边缘的长度来合理地调整这个组件的大小，而蛋白质将为小分子的附着提供一个支架，靶向肽甚至融合蛋白
" 虽然存在其他杂交结构的例子，但这种特殊的笼子是第一个通过寡核苷酸手柄在蛋白质构件上的化学结合而构建的笼子
这种策略原则上可以扩展到广泛的蛋白质(例如，一些具有癌症靶向能力的蛋白质)
因此，斯特凡诺普洛斯的工作有可能实现一个全新的蛋白质-脱氧核糖核酸纳米技术的混合领域，其应用不可能只针对蛋白质或脱氧核糖核酸
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