描述符引导框架：铁蛋白纳米笼中蛋白质封装的组装模式与设计原则

《Molecular Systems Design & Engineering》：A Descriptor-Guided Framework for Protein Encapsulation in Apoferritin NanocagesOpen Access

　　

铁蛋白纳米笼作为小分子和金属基治疗药物的载体已被广泛探索。然而，其在蛋白质封装方面的应用仍相对研究不足，且货物选择在很大程度上受到铁蛋白空腔表观空间位阻的限制。在此，我们建立了一个描述符引导的框架，将空间相容性、结构组织性和静电互补性与去铁铁蛋白的组装途径及后续功能结果联系起来。利用来自不同理化类别的代表性蛋白质货物，我们确定了三种货物-去铁铁蛋白组装模式。表面电荷接近中性的紧凑球状蛋白质经历了高效的腔内封装（模式I），如α-胰凝乳蛋白酶所示，其封装效率达到42.20 ± 0.21 %，保留了催化活性，表现出增强的催化转换率，并在封装后改善了储存稳定性。相比之下，超大尺寸的多结构域蛋白质人血清白蛋白虽然超过了铁蛋白空腔的名义尺寸，但仍与封装相容（模式II），表明结构组织性可以克服表观空间位阻。高阳离子性的溶菌酶则遵循另一种电荷驱动的组装途径，形成异源蛋白质复合凝聚体（模式III），尽管具有有利的空间相容性，但损害了胶体稳定性和催化可及性。为了促进前瞻性货物选择，该描述符引导框架被实现为enCAGE（引导封装货物评估），这是一个开源Python工具，可直接从蛋白质结构和理化描述符预测货物-去铁铁蛋白组装模式。这些发现为铁蛋白基纳米载体中蛋白质货物的合理选择建立了实用设计原则，并为未来的铁蛋白工程提供了可解释的框架。

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? 2026 作者。由皇家化学学会与IChemE联合出版

2026

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