The use of nanomaterials in bioapplications demands a detailed understanding of protein–nanoparticle interactions. Proteins can undergo conformational changes while adsorbing onto nanoparticles, but studies on the impact of particle size on conformational changes are scarce. We have shown that conformational changes happening upon adsorption of myoglobin and BSA are dependent on the size of the nanoparticle they are adsorbing to. Out of eight initially investigated model proteins, two (BSA and myoglobin) showed conformational changes, and in both cases this conformational change was dependent on the size of the nanoparticle. Nanoparticle sizes ranged from 30 to 1000 nm and, in contrast to previous studies, we attempted to use a continuous progression of sizes in the range found in live viruses, which is an interesting size of nanoparticles for the potential use as drug delivery vehicles. Conformational changes were only visible for particles of 200 nm and bigger. Using an optimized circular dichroism protocol allowed us to follow this conformational change with regard to the nanoparticle size and, thanks to the excellent temporal resolution also in time. We uncovered significant differences between the unfolding kinetics of myoglobin and BSA. In this study, we also evaluated the plausibility of commonly used explanations for the phenomenon of nanoparticle size‐dependent conformational change. Currently proposed mechanisms are mostly based on studies done with relatively small particles, and fall short in explaining the behavior seen in our studies.

中文翻译：

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蛋白质吸附到纳米颗粒上会引起构象变化：粒径依赖性、动力学和机制

在生物应用中使用纳米材料需要详细了解蛋白质-纳米粒子的相互作用。蛋白质在吸附到纳米颗粒上时会发生构象变化，但关于粒径对构象变化影响的研究很少。我们已经表明，在吸附肌红蛋白和 BSA 时发生的构象变化取决于它们所吸附的纳米颗粒的大小。在最初研究的八种模型蛋白中，两种（BSA 和肌红蛋白）显示出构象变化，在这两种情况下，这种构象变化都取决于纳米颗粒的大小。纳米颗粒的尺寸范围从 30 到 1000 nm，与以前的研究相比，我们尝试使用在活病毒中发现的范围内的尺寸的连续进展，这是一个有趣的纳米粒子尺寸，可用作药物输送载体。构象变化仅对 200 nm 及更大的粒子可见。使用优化的圆二色性协议使我们能够跟踪这种关于纳米颗粒大小的构象变化，并且由于出色的时间分辨率也及时。我们发现了肌红蛋白和 BSA 的展开动力学之间的显着差异。在这项研究中，我们还评估了对纳米颗粒尺寸依赖性构象变化现象的常用解释的合理性。目前提出的机制主要基于对相对较小的粒子进行的研究，无法解释我们研究中看到的行为。构象变化仅对 200 nm 及更大的粒子可见。使用优化的圆二色性协议使我们能够跟踪这种关于纳米颗粒大小的构象变化，并且由于出色的时间分辨率也及时。我们发现了肌红蛋白和 BSA 的展开动力学之间的显着差异。在这项研究中，我们还评估了对纳米颗粒尺寸依赖性构象变化现象的常用解释的合理性。目前提出的机制主要基于对相对较小的粒子进行的研究，无法解释我们研究中看到的行为。构象变化仅对 200 nm 及更大的粒子可见。使用优化的圆二色性协议使我们能够跟踪这种关于纳米颗粒大小的构象变化，并且由于出色的时间分辨率也及时。我们发现了肌红蛋白和 BSA 的展开动力学之间的显着差异。在这项研究中，我们还评估了对纳米颗粒尺寸依赖性构象变化现象的常用解释的合理性。目前提出的机制主要基于对相对较小的粒子进行的研究，无法解释我们研究中看到的行为。由于出色的时间分辨率也及时。我们发现了肌红蛋白和 BSA 的展开动力学之间的显着差异。在这项研究中，我们还评估了对纳米颗粒尺寸依赖性构象变化现象的常用解释的合理性。目前提出的机制主要基于对相对较小的粒子进行的研究，无法解释我们研究中看到的行为。由于出色的时间分辨率也及时。我们发现了肌红蛋白和 BSA 的展开动力学之间的显着差异。在这项研究中，我们还评估了对纳米颗粒尺寸依赖性构象变化现象的常用解释的合理性。目前提出的机制主要基于对相对较小的粒子进行的研究，无法解释我们研究中看到的行为。