Metal Chelation Dynamically Regulates the Mechanical Properties of Engineered Protein Hydrogels
Notice bibliographique
Résumé
Engineering protein hydrogels with dynamically tunable mechanical and physical properties is of great interest due to their potential applications in biomedical engineering and mechanobiology. In our recent work, we engineered a novel dynamic protein hydrogel using a redox responsive, mutually exclusive protein (MEP)-based folding switch as the building block. By modulating the redox potential, the MEP-based folding switch can switch its conformation between two distinct states, leading to a significant change of the proteins’ effective contour length of the polypeptide chain and an effective change of the cross-linking density of the hydrogel network ( Kong, N. et al. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 7310). Building upon this work, here we report an engineered metal-chelation based method to dynamically regulate mechanical and physical properties of MEP-based protein hydrogels. We engineered a bihistidine metal binding motif in the host domain of the MEP. The binding of bivalent ions (such as Ni 2+ ) enhances the thermodynamic stability of the host domain and results in the shift of the conformational equilibrium between the two mutually exclusive conformations of the MEP. Thus, the bihistidine mutant can serve as a metal ion responsive-folding switch to regulate the conformational equilibrium of the MEP. Using this bihistidine mutant of MEP as building blocks, we engineered chemically cross-linked protein hydrogels. We found that the mechanical and physical properties (including Young’s modulus, resilience, and swelling degree) of this hydrogel can be regulated by metal chelation in a continuous and reversible fashion. This dynamic change is due to the metal chelation-induced shift of the conformational equilibrium of the MEP and consequently the effective cross-linking density of the hydrogel. Our results demonstrate a general strategy to engineer MEP-based dynamic protein hydrogels that may find applications in mechanobiology and tissue engineering.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».