[发明专利]多功能自组装纳米颗粒的可控生物合成方法

说明书

本发明提供一种多功能自组装纳米颗粒的可控生物合成方法，所述多功能自组装纳米颗粒包括两种或两种以上不同的功能配体，其可在生物体内完成不同功能配体之间不同比例的合成。本发明提供的利用启动子调控的非对称自组装纳米颗粒的可控生物合成方法，极大地简化了多功能化纳米颗粒制备的步骤，实现一步法合成多功能纳米颗粒，完全避免了常规的体外解组装再组装的制备过程。且本发明提供的合成方法，整个自组装的过程均是在宿主体内进行，只需提供适合宿主生长所需的条件即可，无需苛刻的环境。

技术领域

本发明涉及生物纳米材料合成技术领域，特别涉及一种多功能自组装纳米颗粒的可控生物合成方法。

背景技术

蛋白纳米颗粒，其通常由特定数量蛋白质亚基(自组装元件)自组装形成10-100nm的笼形纳米结构，常见的蛋白质纳米颗粒有病毒、铁蛋白和热激蛋白等。相比其他的纳米颗粒，蛋白纳米颗粒具有易遗传修饰、功能配体选择多样化、生物安全性和单分散性好等特点。

借助于蛋白质工程技术，能够在纳米尺度下对功能配体的分子取向和数量(蛋白纳米颗粒的自组装元件具有取向明确的分子构象和结构组成数量，遗传修饰其上的功能配体会保持相应的分子取向和一致的数量)进行精确控制。在体外自组装操控技术的辅助下，能够在其表面精确修饰更多种类的功能配体，并对不同功能配体的组装数量进行控制，使其发生非对称自组装，从而得到更为复杂的高级功能。

当前的多功能自组装纳米颗粒主要建立在自组装蛋白纳米颗粒解聚-再组装的基础上，通过体外自组装控制技术来实现的，如Trevor Douglas课题组曾经在2009年分别在JACS和Nano Lett.上报道了基于掩模法和拓扑选择修饰法得到了两种双功能DPS(DNAbinding protein)纳米颗粒，这些纳米颗粒表面的功能配体具有明确的数量比；李峰等曾经利用遗传修饰的猴病毒40(Simian Virus 40)的衣壳蛋白VP1，通过解组装-再组装的体外自组装控制技术连续制备了单功能化和表面功能配体数量可调的复杂Janus纳米颗粒体系，得到了纳米光学组装体。

这种解组装-自组装制备多功能且功能配体数量比可控的非对称纳米颗粒，是一种发展复杂功能纳米颗粒的可行技术路线。然而，这一技术在制备具有多种免疫亲和活性的多功能纳米颗粒时，仍然存在较大的技术障碍：1、可以在温和条件下解组装的自组装蛋白纳米颗粒类型较少，多数自组装蛋白纳米颗粒在pH值低于2时才发生，其会对蛋白产生较大影响，甚至导致蛋白不可逆的变性；2、对蛋白质外壳的遗传修饰多发生在表面loop区域，该区域难以修饰大分子功能配体；3、容易修饰大分子外源蛋白的蛋白纳米颗粒解组装通常需要苛刻的条件，且解聚再组装的恢复率较低或恢复结构不完整。这是研究制备可控多功能蛋白非对称纳米颗粒的最大障碍。因此，解决制备可控多功能自组装纳米颗粒过程中最大的问题在于避免解组装-再组装的步骤。

发明内容

本发明为克服现有技术中存在的缺陷，建立了生物体内启动子调控代谢网络进行可控地非对称自组装技术，其避免了合成多功能自组装纳米颗粒常规过程中在生物体外进行的解组装和再组装步骤，不仅能够实现多功能自组装纳米颗粒的构建，而且能够同时控制表面功能配体的种类、数量。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一方面提供多功能自组装纳米颗粒的可控生物合成方法，该多功能自组装纳米颗粒包括两种或两种以上不同的功能配体，其可在生物体内完成不同功能配体之间不同比例的合成。

示例性地，所述多功能自组装纳米颗粒的可控生物合成方法利用基因重组方法，通过调控不同功能配体的启动子进而实现不同功能配体之间不同比例的合成。参考图1中原理示意图，两种不同功能配体在启动子调控下差量转录，再通过非对称自组装获得多功能自组装纳米颗粒。

示例性地，可通过更换启动子和/或启动子的改造和/或在启动子上插入调控序列进而调控该启动子所调控的功能配体的表达。

在本发明的一具体实施方式中，利用不同的启动子调控不同功能配体的表达。