Многофункциональные биомолекулы

що використовуються для надання нових властивостей іншим системам

FEBS Journal 2007, 274, 302
Генерування фотострумів шляхом фотохімічно-індукованої активапції ензиматичних

каскадів наночастинками CdS.

(A) Фотохімічна активація окиснення лактату, що перебігає за участю цитохрому с у присутності LDH.
(B) Фотохімічна активація відновлення нітрату, що перебігає за участю цитохрому с у присутності NR.
(C) Фотоструми, генеровані в біокаталітичних каскадах за різних концентрацій субстрату (лактат/нітрат).

LDH - лактат дегідрогеназа
NR - нітрат редуктаза

E. Broedel, Jr.J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1142
Схема з’єднання

азобензенового містку і ензиму

Ліпаза В Candida antarctica

Зміна активності фермента під дією світла

(в темноті).
Активація ферменту досягається одночасним освітленням ферменту з азобензеновим містком

УФ і блакитним світлом.

Активність модифікованого фермента вимірювали в суміші 1 μг ферменту,
50 нмоль п-нітрофенілбутирату (PNPB) (250 μM) в 50 мМ Tris-Cl, pH 8.0.

Зміна активності фермента під дією світла

Szobota, D. Trauner, E. Y. Isacoff, PNAS, 2007, 104, 10865

світлом з довжиною хвилі 500 нм
б) заповнення сайту звязування MAG-1

з використанням високої концентрації глутамату

LBD = сайт звязування ліганду (ligand binding site)

Фотопереключення іонотропного рецептору глутамату

P. Gorostiza, M. Volgraf, R. Numano, S. Szobota, D. Trauner, E. Y. Isacoff, PNAS, 2007, 104, 10865

Zinth, C. Renner, R. Behrendt,
L. Moroder, J. Wachtveitl, P. Hamm

PNAS, 2003, 100, 6452.

Спектри поглинання пептиду.

Зміна поглинання цис-транс- конформерів в ІЧ-діапазоні у випадку певних часів затримки між освітленням і реєстрацією спектру


Різниця спектрів поглинання в стаціонарному стані

Інтенсивності спектрів поглинання і різниці спектрів нормовані для порівняння

Zinth, C. Renner, R. Behrendt,
L. Moroder, J. Wachtveitl, P. Hamm

PNAS, 2003, 100, 6452.

Gang,
Nature Nanotechnology, 2013, DOI: 10.1038/NNANO.2013.209
Зборка систем різних наночастинок за

допомогою ДНК

f – кількість ДНК на поверхні

STV – стрептавідін
(протеїн, що має високу спорідненість до біотину);
NHSS - N-гідроксисульфосукцинімід;
EDC, 1-етил-3-(3-диметиламінопропіл)карбодіїмід.

Спосіб функціоналізації наночастинок за допомогою ДНК

імобілізованих ДНК напряму або через місткову ДНК
Число у позначенні –

кількість азотвмісних основ

– нанокуби Pd ;
PO – октаедри Pd;
PD – додекаедри Pd.
Наночастинки

Pd,
f = 20 ± 5

Наночастинки
Fe2O3,
f = 4 ± 2

Наночастинки
CdSe/ZnS (Q5 та Q6),
CdTe/ZnS (Q7)
f = 30 ± 10

Наночастинки Au з плазмонним резонансом,
f = 50 ± 10

Спектри флуоресценції

Спектри поглинання

Вихідні наночастинки

структури. Шляхом симуляції спектру можна встановити тип кристалічної супер-гратки
Зборка систем

різних наночастинок за допомогою ДНК

Метод дослідження

Наночастинки Pd/Au

Залежність відстані між частинками
від їх форми

слабко-впорякована гранецентрована гратка, позначена як “Фаза F”

Перетворення Фази-F на бінарну

фазу Fe2O3-Au (Фаза-D) при додаванні наночастинок Au до агрегатів наночастинок Fe2O3.

Самозбірка супер-структур на основі різних наночастинок

Серія S(q) для систем, в яких довжина ДНК зменшується від 145 до 30 нм.
Коротші фрагменти ДНК сприяють утворенню більшої кількості фази D (Nј
45 (FeO_Au15_15) і 30 (FeO_Au0_15)), а довші ведуть до утворення суміші фаз (Nј145 (FeO_Au65_65) і 70(FeO_Au35_35)).

Зборка систем різних наночастинок за допомогою ДНК

Cichon, W. Wang, L. Qiu, S.-J. R. Lee, N. R.

Campbell, N. DeStefino,
M. J. Goard, Z. Fu, R. Yasuda, L. L. Looger, B. R. Arenkiel, W.-B. Gan, G. Feng
Neuron 2012, 76, 297

Комунікація нейронів супроводжується виділенням або поглинанням кальцію.
За допомогою модифікованого зеленого флуоресцентного протеїну, що чутливий до кальцію, можна візуалізувати активність неронів в режимі реального часу.