Exploitation of Engineered Light-Switchable Myosin XI for Nanotechnological Applications.
Exploitation of Engineered Light-Switchable Myosin XI for Nanotechnological Applications.
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DOI：
10.1021/acsnano.3c05137
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发表时间：
2023-09-12
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Mansson, Alf
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Salhotra, Aseem;Rahman, Mohammad A.;Ruijgrok, Paul, V;Meinecke, Christoph R.;Usaj, Marko;Zemsky, Sasha;Lindberg, Frida W.;Surendiran, Pradheebha;Lyttleton, Roman W.;Linke, Heiner;Korten, Till;Bryant, Zev;Mansson, Alf
关键词：
对于收缩蛋白肌动蛋白和肌球蛋白的某些纳米技术应用，例如，在生物感测和基于网络的生物计算中，希望暂时打开/关闭纳米结构器件的部分中的运动功能，例如，用于排序或编程。肌球蛋白XI马达构建体，用光可切换结构域进行工程化，用于在高速度和低速度之间切换肌动蛋白运动性（下文的光敏马达（LSM）），在这方面是有希望的。然而，它们不是为在纳米技术中使用而设计的，在纳米技术中，操作寿命长、保质期长和在纳米制造网络的特定区域中的功能选择性是重要的。在这里，我们测试了这些标准是否可以使用现有的LSM结构来满足，或者是否需要额外的开发。与以前的研究相比，我们证明了延长的保质期以及肌动蛋白推进功能的寿命。我们还评估了几种选择性固定的方法，保持肌动蛋白推进功能，在专用的纳米通道。尽管使用某些纳米图案化组合的选择性是可行的，但再现性不令人满意。总之，这项研究表明了在纳米技术应用中使用工程化光控肌球蛋白XI马达用于肌球蛋白驱动的肌动蛋白运输的可行性。在使用前，例如，分选或编程，但是需要额外的工作来实现纳米织物的再现性，并且进一步优化马达性能。
For certain nanotechnological applications of the contractile proteins actin and myosin, e.g., in biosensing and network-based biocomputation, it would be desirable to temporarily switch on/off motile function in parts of nanostructured devices, e.g., for sorting or programming. Myosin XI motor constructs, engineered with a light-switchable domain for switching actin motility between high and low velocities (light-sensitive motors (LSMs) below), are promising in this regard. However, they were not designed for use in nanotechnology, where longevity of operation, long shelf life, and selectivity of function in specific regions of a nanofabricated network are important. Here, we tested if these criteria can be fulfilled using existing LSM constructs or if additional developments will be required. We demonstrated extended shelf life as well as longevity of the actin-propelling function compared to those in previous studies. We also evaluated several approaches for selective immobilization with a maintained actin propelling function in dedicated nanochannels only. Whereas selectivity was feasible using certain nanopatterning combinations, the reproducibility was not satisfactory. In summary, the study demonstrates the feasibility of using engineered light-controlled myosin XI motors for myosin-driven actin transport in nanotechnological applications. Before use for, e.g., sorting or programming, additional work is however needed to achieve reproducibility of the nanofabrication and, further, optimize the motor properties.
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