August 21, 2012

REMOTELY ACTIVATED PROTEIN-PRODUCING NANOPARTICLES


"Remotely Activated Protein-Producing Nanoparticles". A. Schroeder, M. S. Goldberg, C. Kastrup, Y. Wang, S. Jiang, B. J. Joseph, C. G. Levins, S. T. Kannan, R. Langer, D. G. Anderson. NANOLETTERS 12, 2685 (2012). DOI: 10.1021/nl2036047

The development of responsive nanomaterials, nanoscale systems that actively respond to stimuli, is one general goal of nanotechnology. Here we develop nanoparticles that can be controllably triggered to synthesize proteins. The nanoparticles consist of lipid vesicles filled with the cellular machinery responsible for transcription and translation, including amino acids, ribosomes, and DNA caged with a photolabile protecting group. These particles served as nanofactories capable of producing proteins including green fluorescent protein (GFP) and enzymatically active luciferase. In vitro and in vivo, protein synthesis was spatially and temporally controllable, and could be initiated by irradiating micrometer-scale regions on the time scale of milliseconds. The ability to control protein synthesis inside nanomaterials may enable new strategies to facilitate the study of orthogonal proteins in a confined environment and for remotely activated drug delivery.

El desarrollo de nanomateriales responsivos, es decir, de sistemas nanométricos que responden a estímulos, es uno de los objetivos generales de la nanotecnología. Aquí se desarrollan nanopartículas que pueden desencadenar, de manera controlada, la síntesis de proteínas. Las nanopartículas son vesículas de lípidos rellenas con la maquinaria celular responsable de la transcripción y traslación, y con aminoácidos, ribosomas, y ADN atrapado, con un grupo protección fotoetiquetable. Estas partículas sirven de nanofábricas capaces de producir proteínas, incluída la proteína verde fluorescente (GFP) y la luciferasa enzimática activa. La síntesis de proteínas, in vitro e in vivo, fue controlada temporal y espacialmente, y se pudo iniciar por medio de la iluminación en regiones de escala micrometrica en una escala de tiempo del orden de milisegundos. La capacidad para controlar la síntesis de proteínas dentro de nanomateriales puede permitir el desarrollo de nuevas estrategias que faciliten el estudio de proteínas ortogonales en un ambiente confinado, así como la activación remota de la liberación de medicamentos.

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