Nanocompartimento de encapsulación

Estructura cristalina de la encapsulina de Thermotoga maritima . Entrada PDB 3dkt

Los nanocompartimentos de encapsulina , o jaulas de proteína de encapsulina , son compartimentos esféricos similares a orgánulos bacterianos de aproximadamente 25-30 nm de diámetro que están involucrados en varios aspectos del metabolismo, en particular protegiendo a las bacterias del estrés oxidativo. Los nanocompartimentos de encapsulina son estructuralmente similares al bacteriófago HK97 y su función depende de las proteínas cargadas en el nanocompartimento. [1] La esfera está formada por 60 (para una esfera de 25 nm) o 180 (para una esfera de 30 nm) copias de un solo protómero , denominado encapsulina . Su estructura se ha estudiado en gran detalle utilizando cristalografía de rayos X [2] y microscopía crioelectrónica . [3]

Se han identificado varios tipos diferentes de proteínas que se cargan en los nanocompartimentos de encapsulina. Las peroxidasas o proteínas similares a las ferritinas son los dos tipos más comunes de proteínas de carga. [4] Si bien la mayoría de los nanocompartimentos de encapsulina contienen solo un tipo de proteína de carga, en algunas especies se cargan dos o tres tipos de proteínas de carga. [2] [3] [4]

Las encapsulinas purificadas de Rhodococcus jostii se pueden ensamblar y desensamblar con cambios de pH. En el estado ensamblado, el compartimento mejora la actividad de su carga, una enzima peroxidasa. [5]

Uso como plataforma para la bioingeniería

Recientemente, los nanocompartimentos de encapsulina han comenzado a recibir un interés considerable por parte de los bioingenieros debido a su potencial para permitir la administración dirigida de medicamentos, proteínas y ARNm a células específicas de interés. [6] [7] [8]

Referencias

  1. ^ Nichols, Robert J.; Cassidy-Amstutz, Caleb; Chaijarasphong, Thawatchai; Savage, David F. (octubre de 2017). "Encapsulinas: biología molecular de la envoltura". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 52 (5): 583–594. doi :10.1080/10409238.2017.1337709. ISSN  1549-7798. PMID  28635326. S2CID  205695184.
  2. ^ ab Sutter, M; Boehringer, D; Gutmann, S; Günther, S; Prangishvili, D; Loessner, MJ; Stetter, KO; Weber-Ban, E; Ban, N (septiembre de 2008). "Base estructural de la encapsulación enzimática en un nanocompartimento bacteriano". Nature Structural & Molecular Biology . 15 (9): 939–47. doi :10.1038/nsmb.1473. hdl : 20.500.11850/150838 . PMID  19172747. S2CID  205522743.
  3. ^ ab McHugh, CA; Fontana, J; Nemecek, D; Cheng, N; Aksyuk, AA; Heymann, JB; Winkler, DC; Lam, AS; Wall, JS; Steven, AC; Hoiczyk, E (1 de septiembre de 2014). "Un nanocompartimento similar a la cápside de un virus que almacena hierro y protege a las bacterias del estrés oxidativo". The EMBO Journal . 33 (17): 1896–911. doi :10.15252/embj.201488566. PMC 4195785 . PMID  25024436. 
  4. ^ ab Giessen, Tobias W.; Silver, Pamela A. (6 de marzo de 2017). "La amplia distribución de los nanocompartimentos de encapsulina revela diversidad funcional". Nature Microbiology . 2 (6): 17029. doi :10.1038/nmicrobiol.2017.29. ISSN  2058-5276. PMID  28263314. S2CID  5549808.
  5. ^ Rahmanpour, Rahman; Bugg, Timothy DH (1 de mayo de 2013). "Ensamblaje in vitro de la encapsulina RHA1 de Rhodococcus jostii y la peroxidasa DypB para formar un nanocompartimento" (PDF) . The FEBS Journal . 280 (9): 2097–2104. doi : 10.1111/febs.12234 . ISSN  1742-4658. PMID  23560779.
  6. ^ Corchero, José L; Cedano, Juan (2011). "Organelos intracelulares bacterianos autoensamblables basados ​​en proteínas: vehículos emergentes para encapsular, dirigir y entregar cargas terapéuticas". Microbial Cell Factories . 10 (1): 92. doi : 10.1186/1475-2859-10-92 . PMC 3247854 . PMID  22046962. 
  7. ^ Moon, H; Lee, J; Kim, H; Heo, S; Min, J; Kang, S (2014). "Ingeniería genética de nanopartículas de jaula de proteína encapsulina como nanosonda óptica dirigida a células SCC-7". Investigación de biomateriales . 18 : 21. doi : 10.1186/2055-7124-18-21 . PMC 4552281 . PMID  26331071. 
  8. ^ Tamura, A; Fukutani, Y; Takami, T; Fujii, M; Nakaguchi, Y; Murakami, Y; Noguchi, K; Yohda, M; Odaka, M (enero de 2015). "Empaquetado de proteínas huésped en el nanocompartimento de encapsulina de Rhodococcus erythropolis N771". Biotecnología y bioingeniería . 112 (1): 13–20. doi :10.1002/bit.25322. PMID  24981030. S2CID  205504195.
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