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分子自组装为构建具有明确尺寸和形状的纳米尺度结构提供了一条途径。由重复亚基组装而成的蛋白质笼可形成能够封装分子货物的区室。尽管氨基酸替换能够改变亚基间相互作用和笼体构架，但蛋白质骨架连接方式如何与实验室进化过程中可获得的笼体构架相关，仍不清楚。在此，我们以来源于水生热袍菌（*Aquifex aeolicus*）荧光素合酶（AaLS）环状置换变体的人工核衣壳为对象进行了进化。与祖型相比，实验室进化提高了纯化核衣壳的产量；进化所得变体NC119-3能够封装其编码的mRNA。冷冻电子显微镜揭示了一个具有异质性的笼体群体，其中解析出由36个和42个五聚体分别组成的180亚基和210亚基笼体家族。在每一个解析出的家族内，具有相同亚基化学计量数的颗粒，其五聚体构件的排列方式和取向仍存在差异。对一种四面体180亚基笼体进行的2.90 Å分辨率重构进一步表明，序列相同的亚基会根据其在组装体中的位置而采取不同的构象。这些基于五聚体的构架不同于此前报道的T = 4域交换型笼体；后者来源于一种环状置换位点不同的AaLS变体，并在进化过程中形成了核衣壳。结合先前的研究结果，这些发现表明，从具有不同骨架连接方式的支架进化而来的RNA封装型核衣壳能够采取不同的笼体构架。
分子自组装为构建尺寸和形状明确的纳米结构提供了一条途径。由重复亚基组装而成的蛋白质笼可形成隔室，用于封装分子货物。尽管氨基酸替换能够改变亚基间相互作用和笼体结构，但蛋白质骨架连接方式与实验室进化过程中可获得的笼体结构之间的关系仍不清楚。在此，我们以嗜热水生菌（*Aquifex aeolicus*）荧光素酶（AaLS）的一个环状置换变体为起始模板，通过进化获得了一种人工核衣壳。与祖先型相比，实验室进化提高了纯化核衣壳的产量；进化所得变体 NC119-3 可封装其编码 mRNA。冷冻电镜分析显示，样品中存在异质性笼体群体，并解析出由 36 个和 42 个五聚体分别组成的 180 亚基和 210 亚基笼体家族。在每个解析出的家族内，具有相同亚基化学计量数的颗粒，其五聚体结构单元的排列方式和取向仍有所不同。对一种四面体 180 亚基笼体进行 2.90 Å 分辨率重构，进一步揭示序列相同的亚基会根据其在组装体中的位置采取不同构象。这些基于五聚体的结构不同于此前报道的 T = 4 域交换笼体；后者是由一种环状置换位点不同的 AaLS 变体进化而来的核衣壳。结合此前的研究，这些发现表明，由骨架连接方式不同的支架进化而来的 RNA 封装型核衣壳能够形成不同的笼体结构。
作者声明不存在任何竞争性利益。
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关键词：人工核衣壳 · 蛋白质自组装 · 冷冻电子显微镜 · RNA封装 · 实验室进化
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.23.756749v1?rss=1