journal article·2019Open access

Structural nanotechnology: three-dimensional cryo-EM and its use in the development of nanoplatforms for in vitro catalysis

Mark V. de Ruiter, Robin Klem, Daniel Luque, Jeroen J. L. M. Cornelissen, José R. Castón

Nanoscale· Volume 11· Issue 10

Abstract

The organization of enzymes into different subcellular compartments is essential for correct cell function. Protein-based cages are a relatively recently discovered subclass of structurally dynamic cellular compartments that can be mimicked in the laboratory to encapsulate enzymes. These synthetic structures can then be used to improve our understanding of natural protein-based cages, or as nanoreactors in industrial catalysis, metabolic engineering, and medicine. Since the function of natural protein-based cages is related to their three-dimensional structure, it is important to determine this at the highest possible resolution if viable nanoreactors are to be engineered. Cryo-electron microscopy (cryo-EM) is ideal for undertaking such analyses within a feasible time frame and at near-native conditions. This review describes how three-dimensional cryo-EM is used in this field and discusses its advantages. An overview is also given of the nanoreactors produced so far, their structure, function, and applications.
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Research context

OpenAlex topics: Bacteriophages and microbial interactions · Advanced biosensing and bioanalysis techniques · Advanced Electron Microscopy Techniques and Applications

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Affiliations

Department of Biomolecular Nanotechnology

MESA+ Institute for Nanotechnology

University of Twente

7500 AE Enschede

The Netherlands

Centro Nacional de Microbiología/ISCIII

Madrid

Spain

Department of Structure of Macromolecules

Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC)

Funding

Ministerio de Economía y Competitividad · Comunidad de Madrid · H2020 European Research Council

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