Biofabrication of Self-Assembling Covalent Protein Nanoparticles through Histidine-Templated Cysteine Coupling
López-Laguna, Hèctor (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Rueda, Ariana (Institut d'Investigació Biomèdica Sant Pau)
Martínez-Torró, Carlos (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Sánchez Alba, Lucía (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Carratalá, José Vicente (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Genètica i de Microbiologia)
Atienza-Garriga, Jan (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Parladé Molist, Eloi (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Sanchez, Julieta M (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Serna, Naroa (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Voltà-Durán, Eric (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Ferrer-Miralles, Neus (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Genètica i de Microbiologia)
Reverter i Cendrós, David (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Bioquímica i de Biologia Molecular)
Mangues, Ramon 1957- (Institut Germans Trias i Pujol. Institut de Recerca contra la Leucèmia Josep Carreras)
Villaverde Corrales, Antonio (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Vázquez Gómez, Esther (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Unzueta Elorza, Ugutz (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Genètica i de Microbiologia)

Data:	2023
Resum:	Nanoscale protein materials show increasing applications in biotechnology and biomedicine, addressing catalysis, drug delivery, or tissue engineering. Although protein oligomerization is reachable through several engineering approaches, including the use of divalent cations for histidine-rich stretches, the effectiveness of cation-His binding is influenced by protein conformation, media composition, and chelating agents. Thus, looking for powerful, green, cross-linker-free, and transversal oligomerization platforms, we have built a histidine-templated cysteine-coupling concept. On this basis, we have engineered a Cys-containing, H6-derived His-Cys hybrid tag that enables the spontaneous and efficient self-assembling of tagged proteins into monodisperse nanoparticles through a highly ordered covalent binding process. Although the generated nanostructures are supported by disulfide bridge formation and exclusively reversed by reducing agents but not by chelating agents, the presence of cysteine residues does not disrupt the metal-binding abilities of histidine residues within the tag. This fact allows one to combine the one-step IMAC-based protein purification and, also, the Zn2+-induced formation of higher-order microparticulate materials as nanoparticle-releasing protein-only depots. The dual mode of cross-molecular interactivity shown by the hybrid tag and the structural robustness and stability of the resulting nanoparticles offer wide applicability of the green biofabrication concept proposed here for the further development of clinically usable protein materials.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PID2020-116174RB-I00 Instituto de Salud Carlos III PI20/00400 Agencia Estatal de Investigación PID2019-105416RB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2019-107298RB-C22 Agencia Estatal de Investigación PGC2018-098423-B-I00 Instituto de Salud Carlos III PI21/00150 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-865 Instituto de Salud Carlos III CB06/01/1031 Ministerio de Sanidad y Consumo CB06/01/0014 Instituto de Salud Carlos III CP19/00028 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2019/FI_B-00352 Instituto de Salud Carlos III FI21/00012 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades FPI18/04615 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades FPU18/04615 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades FPU20/02260
Nota:	Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de Catalunya
Drets:	Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Matèria:	Biofabrication ; Covalent binding ; Linker-free ; Protein engineering ; Protein nanomaterials ; Self-assembling ; SDG 7 - Affordable and Clean Energy
Publicat a:	ACS sustainable chemistry & engineering, Vol. 11, Num. 10 (January 2023) , p. 4133-4144, ISSN 2168-0485

DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c06635

Postprint 31 p, 2.5 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències de la salut i biociències > Institut d'Investigació en Ciencies de la Salut Germans Trias i Pujol (IGTP) > Institut de Recerca contra la Leucèmia Josep Carreras
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències de la salut i biociències > Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB)
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències de la salut i biociències > Institut de Recerca Sant Pau
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats