PROTEIN CAGES COMPOSED OF TWELVE PENTAMERS

This invention concerns protein cage nanostructures that can for example be used to encapsulate chemical processes away from bulk solution and to deliver encapsulated "guest" moieties (e.g. pharmaceutical or imaging agents) through attached targeting domains. The protein monomers from which these nanostructures are self-assembled belong to the FAH fold superfamily. Sixty monomers self-assemble, via twelve pentamers, to form a protein cage, dodecahedral in shape with 532 symmetry and stabilised by coordination by a ligand at the three-fold symmetry axes of three amino acid residues of the same type from different pentamers. A preferred protein is E. coli 2-keto-4-pentenoate hydratase (2-hydroxypentedienoic acid dehydratase) (MhpD) (EC4.2.1.80), stabilised by phosphate, sulphate or other negative ions. Protein cages of the invention are unique in that they self-assemble at low pH; however, they can also be modified for use at neutral pH by directed mutation of the amino acid sequence of the monomers. La présente invention concerne des nanostructures de cages protéiques qui peuvent par exemple être utilisées pour encapsuler des processus chimiques à partir d'une solution principale et pour obtenir des fractions « hôtes » encapsulées (par exemple des agents pharmaceutiques ou des agents d'imagerie) par le biais de domaines de ciblage liés. Les monomères protéiques à partir desquels ces nanostructures sont auto-assemblées appartiennent à la superfamille de repliement de type FAH. Soixante monomères s'auto-assemblent, par le biais de douze pentamères, pour former une cage protéique de forme dodécaédrique, dont la symétrie est de type 532, et stabilisée par coordination par un ligand aux axes de symétrie d'ordre trois de trois résidus d'acides aminés de même type provenant de différents pentamères. Une protéine préférée est la 2-oxopent-4-enoate hydratase(2-hydroxypentadiénoïque acide hydratase) (MhpD) (EC4.2.1.80) d'E. coli, stabilisée par du phosphate, du sulfate ou d'autres ions négatifs. Les cages protéiques selon l'invention sont uniques dans le sens où elles s'auto-assemblent à un pH bas; toutefois, elles peuvent également être modifiées pour être utilisées à un pH neutre par mutation dirigée de la séquence d'acide aminé des monomères.