Escherichia coli chaperonin GroEL, which is a large cylindrical protein complex comprising two heptameric rings with cavities of 4.5 nm each in the center, assists in intracellular protein folding with the aid of GroES and ATP. Here, we investigated the possibility that GroEL can also encapsulate metal nanoparticles up to approximately 5 nm in diameter into the cavities with the aid of GroES and ATP. The slow ATP-hydrolyzing GroELD52A/D398A mutant, which forms extremely stable complexes with GroES (half-time of ~6 days), made it possible to analyze GroEL/GroES complexes containing metal nanoparticles (NPs). STEM-EDS analysis proved distinctly that FePt NPs and Au NPs were encapsulated in the GroEL/GroES complexes. Dynamic light scattering measurements showed that the NPs in the GroEL/GroES complex were able to maintain their dispersibility in solution. We previously described that the incubation of GroEL and GroES in the presence of ATP･BeFx and ADP･BeFx resulted in the formation of symmetric football-shaped and asymmetric bullet-shaped complexes, respectively. Based on this knowledge, we successfully constructed the football-shaped complex in which two compartments were occupied by Pt or Au NPs (first compartment) and FePt NPs (second compartment). This study showed that metal nanoparticles were sequentially encapsulated according to the GroEL reaction in a step-by-step manner. In light of these results, chaperonin can be used as a tool for handling nanomaterials.

中文翻译：

---

根据伴侣蛋白的反应机理，TEM 和 STEM-EDS 评估 GroEL/GroES 复合物中金属纳米颗粒的包封

大肠杆菌伴侣蛋白 GroEL 是一种大型圆柱形蛋白质复合物，包含两个中心有 4.5 nm 空腔的七聚环，在 GroES 和 ATP 的帮助下有助于细胞内蛋白质折叠。在这里，我们研究了 GroEL 还可以在 GroES 和 ATP 的帮助下将直径高达约 5 nm 的金属纳米粒子封装到腔体中的可能性。缓慢的 ATP 水解 GroELD52A/D398A 突变体与 GroES 形成极其稳定的复合物（半衰期约 6 天），使得分析含有金属纳米颗粒 (NPs) 的 GroEL/GroES 复合物成为可能。STEM-EDS 分析清楚地证明 FePt NPs 和 Au NPs 被封装在 GroEL/GroES 复合物中。动态光散射测量表明 GroEL/GroES 复合物中的 NPs 能够保持其在溶液中的分散性。我们之前描述过，在 ATP･BeFx 和 ADP･BeFx 存在下，GroEL 和 GroES 的孵化分别导致对称足球形和不对称子弹形复合物的形成。基于这些知识，我们成功地构建了足球形复合体，其中两个隔室被 Pt 或 Au NPs（第一隔室）和 FePt NPs（第二隔室）占据。该研究表明，金属纳米颗粒按照 GroEL 反应逐步封装。鉴于这些结果，伴侣蛋白可以用作处理纳米材料的工具。我们之前描述过，在 ATP･BeFx 和 ADP･BeFx 存在下，GroEL 和 GroES 的孵化分别导致对称足球形和不对称子弹形复合物的形成。基于这些知识，我们成功地构建了足球形复合体，其中两个隔室被 Pt 或 Au NPs（第一隔室）和 FePt NPs（第二隔室）占据。该研究表明，金属纳米颗粒按照 GroEL 反应逐步封装。鉴于这些结果，伴侣蛋白可以用作处理纳米材料的工具。我们之前描述过，在 ATP･BeFx 和 ADP･BeFx 存在下，GroEL 和 GroES 的孵化分别导致对称足球形和不对称子弹形复合物的形成。基于这些知识，我们成功地构建了足球形复合体，其中两个隔室被 Pt 或 Au NPs（第一隔室）和 FePt NPs（第二隔室）占据。该研究表明，金属纳米颗粒根据 GroEL 反应逐步封装。鉴于这些结果，伴侣蛋白可以用作处理纳米材料的工具。我们成功构建了足球形复合体，其中两个隔间被 Pt 或 Au NPs（第一隔间）和 FePt NPs（第二个隔间）占据。该研究表明，金属纳米颗粒按照 GroEL 反应逐步封装。鉴于这些结果，伴侣蛋白可以用作处理纳米材料的工具。我们成功构建了足球形复合体，其中两个隔间被 Pt 或 Au NPs（第一隔间）和 FePt NPs（第二个隔间）占据。该研究表明，金属纳米颗粒按照 GroEL 反应逐步封装。鉴于这些结果，伴侣蛋白可以用作处理纳米材料的工具。