蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)因其大小均一、組裝可控、易于改造和大量制備等特性受到了越來越多的關(guān)注。作為典型代表，蛋白質(zhì)納米殼（例如病毒納米顆粒、鐵蛋白、熱休克蛋白等）具有空心對稱結(jié)構(gòu)，在納米材料合成、納米顆粒排布、納米器件組裝、生物活性分子可控輸送等方面已顯現(xiàn)出誘人的應(yīng)用價值。打破蛋白納米殼表面的對稱性、實現(xiàn)其表面單功能化，將使蛋白質(zhì)納米殼指導(dǎo)的納米基元組裝的拓?fù)淇刂埔约凹{米尺度物體相互作用的定量研究成為可能。

zui近，中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所王強斌課題組與武漢病毒研究所納米生物學(xué)實驗室合作，在“病毒納米顆粒指導(dǎo)的三維離散納米結(jié)構(gòu)的可控制備策略”（Angew. Chem. Int. Ed., 2011. 50: 4202）基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種對蛋白質(zhì)納米殼結(jié)構(gòu)表面單功能化的策略，從而實現(xiàn)了對離散納米結(jié)構(gòu)組裝的更精細(xì)調(diào)控。他們以“SV40病毒主要衣殼蛋白VP1包裝量子點形成雜化病毒納米顆粒”這一體系為模型，闡明了該策略。

研究人員通過基因工程手段，在組裝單元VP1五聚體表面同時引入半胱氨酸和組氨酸標(biāo)簽，分別作為功能模塊和純化模塊。功能VP1五聚體與非功能（野生型）VP1五聚體在一定優(yōu)化比例下混合組裝（圖1，步驟1）；借助功能VP1五聚體表面的組氨酸標(biāo)簽，通過鎳柱親和層析可以方便地將單功能化的病毒納米顆粒純化出來（圖1，步驟2）。金納米顆粒結(jié)合實驗進一步證實了所構(gòu)建病毒納米顆粒的單功能性，也表明這種蛋白質(zhì)納米殼結(jié)構(gòu)可以作為指導(dǎo)金納米顆粒-量子點一對一結(jié)構(gòu)的良好支架（圖1，步驟3；圖2）。

該策略可以拓展到其他蛋白質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，在無機納米顆粒的單功能化、復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計與構(gòu)建、單顆粒追蹤、配體-受體相互作用定量研究、藥物定向輸送等方面具有重要的應(yīng)用價值。該工作發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（J. Am. Chem. Soc.）上。

此項工作得到中科院“百人計劃”、先導(dǎo)專項、國家自然科學(xué)基金委和科技部等的大力支持。