Nature 2026｜从头设计准对称双组分蛋白质笼
今天介绍的是发表在Nature的一项重磅研究。该工作围绕蛋白质组装体的精准设计展开，首次基于几何阻挫理念，实现了双组分准对称蛋白质笼的从头计算设计，成功构建出直径从 40 纳米至 200 纳米以上、分子量跨越 2 MDa 至 50 MDa 的超大笼状结构，尺寸与天然病毒衣壳相当。研究不仅实现了笼状组装体的尺寸可编程调控，还完成了模块化功能化改造，可用于胞内货物装载、细胞摄取与细胞质流变学探测，为生物制剂递送、合成生物学与分子细胞生物学提供了全新可编程生物材料工具，是蛋白质设计与纳米材料工程领域的突破性进展。
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0 摘要
准对称二十面体病毒衣壳利用同一种亚基在非等价对称位置呈现不同构象，以五边形与六边形拼接排布的方式，实现了严格对称二十面体结构无法企及的更大尺寸。在纳米材料工程领域，借助计算设计复刻这类准对称结构是一项巨大挑战。相关研究提出一种基于几何阻挫的计算设计方案，用以构建性质可定制的双组分准对称蛋白笼。研究设计出能够互补结合的三聚体与二聚体蛋白单元，二者可共组装形成具备正向曲率的局部六边形结构。由于六边形晶格无法完整包裹球面结构，这些组装单元会引入可产生曲率的五边形缺陷结构，最终形成闭合的球状蛋白笼，电子显微镜观测结果也证实了这一组装特征。通过设计具备不同局部曲率的二聚体单元，可调控蛋白笼的尺寸，其直径范围可达 40 纳米至 200 纳米以上，分子量介于 2 兆道尔顿至 50 兆道尔顿以上，与天然病毒衣壳处于同一水平。研究还为这类大型蛋白笼修饰额外蛋白结构域，使其能够负载核糖核蛋白并被细胞摄取。在哺乳动物细胞内表达并经过荧光标记的蛋白笼组装体，可作为流变探针与载体工具，用于系统探究尺寸对胞内扩散及蛋白定位的影响。长久以来备受结构生物学家关注的准对称结构，如今可通过蛋白质计算设计成功构建，该成果也能直接应用于生物制剂递送与分子细胞生物学相关研究。
1 引言
对称结构在自然界中十分普遍，但大多并非绝对规整，富勒烯、准晶体以及网格蛋白笼都能印证这一点。上世纪六十年代，卡斯帕与克卢格提出，病毒会让亚基轻微偏离标准构型、弱化严格的二十面体对称性，以此构建尺寸更大的衣壳。这种结构可塑性具备进化优势，病毒无需大幅增加编码基因，就能扩大衣壳外壳容积，容纳更长的基因组。蛋白质从头设计现已能够构建结构规整、可自主组装的二十面体结构，这类材料在疫苗研发及其他领域都展现出良好应用前景。不过目前已实现的结构大多局限于规则点群对称体系，亚基数量固定，仅有部分伪对称结构例外，这类伪对称结构由多种化学组成不同但空间形态相近的肽链构成，各条肽链所处微环境互不相同。由单一基因序列编码、并能在组装过程中呈现多种局部构象的可遗传准对称结构，至今仍是设计领域的一大难题，这是因为同一段序列需要具备形成多种构象的能力，且组装时必须形成指定构象，否则就会出现大规模聚集。若能建立一套可人为调控、主动打破完美对称性的设计方法，就能极大拓展准对称结构的设计范围，助力研发出尺寸介于 10 至 1000 纳米、适用于细胞器与亚细胞尺度的新型结构与功能材料，弥补现有技术的应用空白。
相关研究围绕几何阻挫原理，搭建了一套通用方法用以设计可自主终止组装的准对称颗粒。该思路并未选用天然就存在多种折叠状态的蛋白单体，而是定向设计可发生局部构象转变的蛋白，使其最终形成整体低能态的球状结构。研究对六边形组装单元赋予正向曲率，以此推动组装体闭合形成球状颗粒。由于纯六边形结构无法完整包覆球面，组装单元在形成闭合球体的过程中，会产生五边形缺陷结构，也就是夹角为 60 度的楔型位错，以此释放累积应力，体系整体楔型位错总量为4π，对应出现十二个五边形结构。当颗粒完全闭合后，整体接触能会显著提升，若这部分能量增益能够抵消单体发生形变所消耗的能量，体系便会自发产生对称性破缺，形成五边形与六边形共存的结构。这种依靠组装闭合过程中形成的稳定相互作用催生对称性破缺、同时产生两类面结构的现象，同样存在于碳富勒烯当中。二者的区别在于，富勒烯的碳碳键角形变程度完全由碳原子杂化方式决定，而人工设计的蛋白组装体可灵活调节界面弯折角度，最大限度降低局部应力，稳定目标结构。
图1｜准对称蛋白纳米颗粒的计算设计策略这张图展示了一套完整的准对称蛋白纳米颗粒的计算设计方法，核心是通过几何曲率控制与生成式蛋白设计，构建具有特定拓扑结构的蛋白组装体。
研究以球面六边形镶嵌结构为基础，设计具备富勒烯拓扑特征的双组分蛋白组装体。整套结构的顶点采用已报道的同源三聚体蛋白 C3-A，棱边则借助 RFdiffusion 设计出带有预设曲率的同源二聚体连接单元 C2-B，同时选用经验证的异二聚体结构作为 C3-A 与 C2-B 之间的分子界面，保障组装形态精准可控。将每个 C3-A 的三重轴布置在边长为l的标准六边形顶点处，再把各三重轴向整体六重轴倾斜，使其落在夹角为α的锥面上，边长l与锥角α共同决定目标球体的尺寸。随后让每个 C3-A 绕自身三重轴旋转角度ω，以此调控 C2-B 结合结构域的相对朝向。C2-B 连接单元采用 α-β 折叠结构，相比全 α 螺旋结构拥有更强的结构刚性，能够满足不同 T 数蛋白笼对锥角小幅偏移的设计需求。亚基之间的结合解离常数约为 10 纳摩尔，结合作用力较强，可保证界面结合的专一性，减少非特异性相互作用，推动组装体完全闭合，实现结合界面的充分配对。这套双组分体系还可对各类组装基元分别完成纯化，便于在不同组装条件下开展体外实验验证。
2 基于六边形曲率编码蛋白笼尺寸
研究通过改变锥角来制备不同尺寸的蛋白笼，针对三角数T取值 1 至 25 的戈德堡二十面体结构，设计了一系列 C2-B 连接单元，其锥角α设置在 40° 至 4° 之间，边长统一为 125 埃。借助 RFdiffusion 生成具备 C2 对称性的同源二聚体，这类结构可按照预设形态稳定支撑异二聚体界面基元，最终筛选出 36 种样品开展实验验证。所有样品均在大肠杆菌中表达，其中 32 种可通过固定化金属亲和色谱完成纯化，26 种经尺寸排阻色谱检测后，在对应预期洗脱体积处呈现单一洗脱峰，相关蛋白产量数据均有记录。将上述连接单元与 C3-A 按照 50 微摩尔的等摩尔比例混合后，有 18 种样品可主要组装形成大尺寸复合体。利用负染电子显微镜对组装产物进行观测筛选，其中 8 种样品能够生成多分散性较低的颗粒，其余 10 种样品产出的颗粒尺寸分布范围较广，原因在于连接单元的空间构型不利于结构闭合。结合负染电子显微镜测得的颗粒直径数据分析可知，设计锥角与颗粒尺寸整体呈现明显的负相关规律，并且小型蛋白笼的单分散性普遍优于大型蛋白笼。网格蛋白准对称笼依靠较弱的亚基相互作用完成组装，而该体系中的蛋白笼凭借 C3-A 与 C2-B 之间强异二聚体界面实现组装，动力学捕获效应也更容易造成产物均一性下降。
图2｜通过设计二聚体连接链的曲率编程实现蛋白笼尺寸调控这张图系统展示了如何通过精准控制蛋白组装的局部曲率，来设计并构建出一系列不同尺寸的准对称二十面体蛋白笼。
研究利用负染电子显微镜对不同锥角对应的组装颗粒开展结构解析。锥角α为 40° 的设计产物形成尺寸约 40 纳米的T=1规则十二面体，二维分类图像中可清晰观测到大量五边形结构，与设计预期相符。当锥角降至 30° 时，多面体组装体的尺寸分布变宽，同时存在T=1以及T介于 1 至 3 之间的多种蛋白笼，说明曲率与闭合约束出现部分松弛。将理论模型与实验三维密度图匹配后能够发现，依靠异二聚体相互作用完成组装时，C3-A 与 C2-B 连接单元会偏离原始六边形构型发生弯折，在应力作用下形成五元环并完成结构闭合。锥角α为 20° 的 C2-B 连接单元可组装出直径 50 至 70 纳米的球状颗粒，对应三角数约为 3 至 4；锥角 13° 的连接单元形成直径约 100 纳米的球状颗粒，根据尺寸判断其三角数约为 9，暂时无法精确判定具体数值。锥角 10° 的连接单元组装得到直径约 130 纳米的颗粒，三角数约为 16，三款锥角 8° 的连接单元则可形成直径接近 200 纳米的颗粒，对应三角数约为 25。C2-B 连接单元的锥角仅发生小幅改变，就能让蛋白笼的三角数从约 1 大幅提升至约 16。高三角数（如T>9）的颗粒组装均一性较差，难以得到轮廓清晰的二维平均分类图。所有组装颗粒整体外形圆润，并未呈现明显的多面棱角，与戈德堡多面体的球状特征一致。锥角进一步减小会让局部六边形晶格趋于平整，当目标锥角低于 6° 时，两种组分混合后会发生不可逆聚集。基于负染电子显微镜二维分类图像开展局部结构分析，可在所有样品中检测到五边形缺陷结构，也由此证实颗粒依靠协同形变产生五边形缺陷，进而实现整体闭合的设想。
3 冷冻电镜解析T=3与高T值蛋白笼结构
研究采用冷冻电镜对体外组装的蛋白笼开展结构解析，探究准对称颗粒实现闭合的结构机制。分析工作首先选取T=3型蛋白笼作为研究对象，该结构是最简戈德堡二十面体，拓扑结构与C60富勒烯一致，整体外形类似足球，包含十二个五边形面与二十个六边形面，共计六十个由 C3-A 构成的顶点和九十个由 C2-B 构成的棱边。实验解析得到 C2-B-α20 连接单元分辨率为 2.1 埃的晶体结构，其与理论设计模型高度吻合，均方根偏差为 0.7 埃。针对完整蛋白笼，研究同时获取了单颗粒数据与冷冻电子断层扫描数据，对所有颗粒开展不施加对称平均的子断层三维分类并划分为三类后，可观察到部分闭合的组装体，其内部五边形与六边形的排布方式完全符合T=3结构特征。对占比最高的类别施加二十面体对称约束并进一步精修，最终得到分辨率约 30 埃的三维密度图，明确其为T=3二十面体结构。以六边形理论模型为基础，借助 Rosetta 程序构建五元环复合物并保留原有亚基间作用界面，再通过 Chimera 软件将环状结构对接至密度图中，提取包含完整 C3-A 与三个相邻 C2-B-α20 连接单元的不对称单元，结合密度约束条件利用 Rosetta 完成整体结构弛豫优化，最终获得完整组装体模型并上传至蛋白质数据库，对应的结构编号为 9OP9。该组装体为截角二十面体形态，直径 61 纳米，向外延伸的 C3-A 螺旋束由 C2-B-α20 二聚体相互连接。实验解析得到的六边形与五边形结构基元，尺寸分别略小于对应的理论六边形模型与计算预测五边形模型。在完整颗粒内部，同源三聚体 C3-A 及其结合的 C2-B-α20 会处于两种不同局部环境，分别为两个六边形相邻的六 - 六构型，以及六边形与五边形相邻的六 - 五构型，这一环境差异使原本具备 C3 对称性的 C3-A 同源三聚体发生对称性破缺，转变为非对称三聚体。将两种构象的三聚体核心区域对齐后，二者末端位置的偏移距离可达 20 埃，其中三聚体上 90 至 234 号氨基酸组成的螺旋重复区构象变化最为显著，是引发对称性破缺的主要区域。经过结构弛豫的 C2-B-α20 连接单元也存在两种构象，弯折角度各不相同且 C2 对称性消失，分别对应六 - 六环状结构与六 - 五环状结构，其中六 - 五构象与连接单元单独存在时的晶体结构更为接近，均方根偏差为 1 埃，而六 - 六构象对应的均方根偏差为 2 埃。
为探究三角数更高的大尺寸蛋白笼，研究针对体外组装、T≈16的 C2-B-α10 蛋白笼采集单颗粒冷冻电镜数据，成像结果显示绝大多数颗粒呈完整球状，表面无明显缺口，但颗粒的尺寸与形态存在差异，说明这类组装体并未严格遵循戈德堡二十面体结构。受结构异质性限制，无法对完整颗粒进行对称平均处理，研究便结合二维分类平均图与局部区域重构技术，分析曲面晶格特征以及五边形结构的空间分布规律。二维分类图像中能够清晰看到六边形阵列，同时也证实了五边形结构的存在，无论选取何种尺寸的颗粒分析框，都不会在同一二维分类结果中观察到两个五边形，由此判断五边形结构呈随机分布，并非均匀排布。研究还发现五边形环旁存在七边形缺陷与畸变六边形，这类拓扑缺陷同样出现于大尺寸富勒烯中，也体现出该晶格体系可同时适配正向曲率与负向曲率，具备良好的结构柔性。对曲面六边形及其相邻结构开展三维重构，所得结果与理想T=16二十面体的对应区域高度吻合。针对体外组装、T≈25的蛋白笼开展冷冻电子断层扫描，可观察到其整体接近球形，内部为中空结构。
4 模块化载物策略与细胞摄取性能分析
对人工设计蛋白笼开展模块化功能修饰，能够精准调控其与生物体系的相互作用，为后续生物医学应用奠定基础。该体系中的 C3-A 与 C2-B 均存在外露末端，可便捷地通过基因融合技术连接天然蛋白与人工设计蛋白，包括荧光蛋白、人工多肽结合体、纳米抗体、标签蛋白以及载脂蛋白 E3 等。C3-A 融合纳米衔接蛋白、C2-B-α20 融合红色荧光蛋白的重组蛋白在大肠杆菌中完成表达，经尺寸排阻色谱纯化后，得到分子量与理论值相符的可溶性寡聚体。尺寸排阻色谱与负染电子显微镜检测结果证实，经过功能修饰的 C3-A 与 C2-B 仍可在体外高效组装，高纯度生成单分散性良好的蛋白笼。这类人工蛋白笼内部具备中空腔室，有望包载核糖核蛋白类基因编辑工具等大分子物质，而这类大分子负载对于天然病毒颗粒与以往人工结构而言都存在较大难度。研究将靶向绿色荧光蛋白的纳米抗体分别融合至T=3型蛋白笼的 C3-A 与 C2-B-α20 上，再与标记绿色荧光蛋白的 Cas9 蛋白混合，尺寸排阻色谱检测可见荧光信号与功能化蛋白笼同步洗脱，证明目标物质被有效包载，负染电子显微镜观测也显示，完成负载后的蛋白笼形态未发生明显改变。
研究继续利用人工设计的结合蛋白对蛋白笼进行功能修饰，通过靶向不同内吞型细胞表面受体来提升细胞摄取效率。将不同 C2-B-α20 连接单元的氨基端分别与绿色荧光蛋白，以及三类可介导内吞作用的人工蛋白标签进行基因融合，这三类标签分别靶向去唾液酸糖蛋白受体、胰岛素样生长因子 2 受体与分选蛋白。体外组装后的蛋白笼经尺寸排阻色谱纯化后呈现单一洗脱峰，负染电子显微镜检测显示其形态未出现明显变化。将三种带有内吞标签的蛋白笼与 HEP3B 细胞共同孵育二十四小时后，共聚焦显微镜下均可观察到细胞内出现点状荧光信号。流式细胞仪用于定量分析细胞摄取效果，直径约 60 纳米的T=3型蛋白笼分别修饰靶向去唾液酸糖蛋白受体与分选蛋白的结合蛋白后，能够被细胞有效摄取，荧光信号还可与溶酶体标记蛋白 LAMP1 的信号发生部分共定位，而仅标记绿色荧光蛋白、未连接内吞标签的蛋白笼则几乎无法进入细胞。
图3｜体外组装蛋白笼的冷冻电镜表征这张图是对计算设计的 T=3 蛋白笼的实验验证与结构表征，核心是用冷冻电镜（Cryo-EM）技术，证明设计的蛋白分子能在体外自组装成预期的笼状结构，并解析其高分辨率细节。
实验进一步评估了分别修饰去唾液酸糖蛋白受体内吞标签与分选蛋白内吞标签的三种不同尺寸蛋白笼的细胞摄取效果，三类颗粒直径依次为 60 纳米、80 纳米和 100 纳米，分别对应 C2-B-α20、C2-B-α10 与 C2-B-α8 连接单元。在单体浓度与盐离子浓度保持一致的条件下，融合绿色荧光蛋白与内吞标签的组装产物，整体尺寸均小于未做功能修饰的 C2-B 组装体，该现象源于高负电性的绿色荧光蛋白结构域引发电荷排斥。流式细胞仪与时间梯度检测结果显示，所有实验组的细胞摄取量均在二十四小时内持续上升，而蛋白笼直径带来的影响会随靶向受体不同产生差异：在实验条件下，靶向分选蛋白的蛋白笼尺寸越大越容易被细胞摄取，靶向去唾液酸糖蛋白受体的蛋白笼则呈现尺寸越小摄取效率越高的特点。由此可见，受体类型会直接影响细胞内化过程，尺寸产生的作用效果并非统一规律，而是由具体作用环境决定。
图4｜体外组装蛋白笼的货物封装与细胞递送功能验证 这张图是对计算设计的蛋白笼在生物应用层面的功能验证，核心是展示这类纳米笼在体外自组装后，如何高效封装货物并实现细胞内递送，证明其作为纳米载体的应用潜力。
5 胞内组装蛋白笼的流变探针应用
单颗粒追踪纳米流变技术可有效表征胞内复杂的介观物理特性，这类性质会随空间尺度与时间尺度呈现动态的非线性变化。现有被动式流变探针多依托天然支架构建基因编码型多聚纳米颗粒，例如基于炽热球菌构建的 40 纳米颗粒、基于耐热类芽孢杆菌构建的 50 纳米颗粒，但利用这类体系难以制备更大尺寸的纳米颗粒。μNS 凝聚体尺寸介于 50 至 150 纳米之间，可用于探究更大空间尺度下的胞内特征，该尺度下细胞会表现出独特的生物物理性质，不过这类凝聚体的尺寸并不均一。囊泡转运等细胞生命活动多发生在约 100 纳米的尺度范围内，该领域目前仍缺少尺寸均一的流变探针。这类尺寸可调、组装稳定性优异的准对称蛋白笼，可作为一种全新的基因编码工具，丰富纳米流变研究的技术体系，用于分析哺乳动物细胞内部的物理特性。
为在介观尺度下探究细胞质的物理特性，研究制备两种荧光标记的蛋白笼，并将其在人骨肉瘤上皮细胞（U2OS 细胞）中表达。为验证荧光信号来源于两种组分组装形成的规则颗粒，而非无规聚集体，实验共表达融合绿色荧光蛋白的 C3-A 与融合猩红色荧光蛋白的 C2-B-α10。各组样本均采用统一的 TrackMate 程序进行数据分析，C3-A-nGFP_C2-B-α10 蛋白笼的颗粒荧光强度呈窄高斯分布，分布范围略宽于 40 纳米基因编码多聚纳米颗粒，与 synDrops 颗粒宽泛且不均一的强度分布形成明显区别。C2-B-α10 在体外可高效组装为直径 140 纳米、T≈16的蛋白笼，检测结果显示百分之六十的绿色荧光标记颗粒可与猩红色荧光标记颗粒发生共定位，两种荧光通道内的颗粒位置偏差不超过 180 纳米，而随机排布的荧光位点之间几乎不存在近距离重合，这也证实颗粒由两种设计组分有序组装而成。
将绿色荧光蛋白融合至骨架蛋白 C3-A 的氨基端，并分别搭配两种不同的 C2-B 连接单元，得到 C2-B-α13 与 C2-B-α10 单色荧光蛋白笼，针对两类颗粒开展单颗粒追踪分析。相较于已有的 40 纳米基因编码多聚纳米颗粒，这两种蛋白笼的荧光平均强度更高，与其亚基数量更多的特征相符。选取连续追踪时长超过十帧的颗粒运动轨迹，依托均方位移分别计算得到 30 毫秒与 100 毫秒时间尺度下的有效扩散系数。不同颗粒的有效扩散系数与理论设计尺寸呈负相关，证明这类颗粒可作为流变探针，用于推算哺乳动物细胞内的物理参数。三种颗粒在 30 毫秒时的有效扩散系数均高于 100 毫秒时的数值，体现出胞内物理约束具有时间依赖性，该现象在该体系的蛋白笼上表现得更为显著，说明更大空间尺度下的胞内限制作用更强。利用山梨醇处理细胞可快速降低胞内含水量、缩小细胞体积，进而加剧大分子拥挤效应，以此探究探针对胞内环境变化的响应能力。随着山梨醇浓度升高，40 纳米基因编码多聚纳米颗粒与 C2-B-α10 蛋白笼在 100 毫秒时的有效扩散系数均出现下降，符合流变示踪物的响应规律，证实探针能够灵敏感知胞内物理性质的改变。这类蛋白笼同样可在酿酒酵母中完成组装，意味着其有望应用于多种生物体系的相关研究。
在细胞内表达并组装的准对称蛋白笼，可通过标记目标胞内物质，实现对后者的招募富集。研究构建了稳定表达融合绿色荧光蛋白的 C2-B-α10 蛋白笼的细胞系，同时将 p53 蛋白的羧基端与抗绿色荧光蛋白纳米抗体及标签蛋白进行基因融合，并将对应质粒瞬时转染至 U2OS 细胞中。加入标签配体后可观察到，荧光标记的蛋白笼与标签标记的 p53 蛋白出现明显共定位，证明组装完成的 C2-B-α10 蛋白笼可借助纳米抗体与绿色荧光蛋白的相互作用有效招募 p53 蛋白。p53 蛋白天然定位于细胞核内，当其与蛋白笼结合后，复合物整体尺寸过大，无法进入细胞核，也不能结合分裂期染色质，最终被限制在细胞质中。对 C3-A 引入 L267K/R 界面突变会破坏蛋白笼的组装过程，同时削弱 p53 蛋白的胞内移位现象，说明目标物质的重新分布依赖于结构完整的蛋白笼。这类多价蛋白笼可在细胞内部完成物质负载，不仅能够应用于递送领域，还可用于调控蛋白质的亚细胞定位。
6 讨论
该研究实现了双组分准对称蛋白组装体的计算设计，核心理论突破在于摒弃了需要逐一界定多种构象状态的传统显性建模思路，转而采用隐式多状态设计方法，以具备局部柔性的结构作为输入来模拟构象集合，依靠体系自发发生对称性破缺完成颗粒闭合。通过将整体组装体的曲率信息整合至亚基的局部几何结构中，便可精准调控产物的整体尺寸范围。相关同期研究证实，这一设计原理同样适用于单组分准对称蛋白笼的构建，印证了该方法的普适性。这类准对称蛋白材料可实现可控自组装，与富勒烯工业化生产所采用的高能碳汽化工艺形成明显区别，后者反应过程难以调控，也很难制备大尺寸富勒烯。碳基笼状结构存在固有局限，碳原子杂化方式决定碳碳键角无法人为改写，而蛋白组装体可将亚基间等效键角作为明确的设计参数，实现颗粒尺寸可预测、连续化调控。这套双组分准对称蛋白笼依靠组装基元表面异二聚体界面的强结合作用力，能够稳定且可重复地完成组装，但快速的成核与生长过程会造成产物尺寸不均一，调整离子强度、温度、大分子拥挤剂等组装条件可在一定程度上改善这一问题，这类调控手段能够减缓成核与生长速率，进而提升颗粒的均一性。
这类人工设计蛋白笼可实现 40 纳米至 200 纳米以上颗粒尺寸的精准调控，还能借助基因融合技术完成功能修饰，这是天然病毒衣壳与其他人工改造蛋白颗粒难以企及的优势。该组装体系具备模块化特征，既能对各组分进行精细调控，也可便捷地完成生物活性物质负载，适配各类生物应用场景。此类组装体可用作被动探针检测细胞质的生物物理特性，也能主动结合胞内与胞外受体，还可作为蛋白载体实现胞内递送。利用这类颗粒标记胞内蛋白，能够为空间蛋白质组学与冷冻电子断层扫描结构解析提供全新技术思路。这类可基因编码的蛋白笼及其配套设计方法，也为合成生物学与代谢工程拓展了研究方向，例如可将其作为工程细胞内的支架结构，搭建定制化酶级联反应体系，功能类似于细菌微区室。结合蛋白基元人工设计领域的快速发展，该技术体系为新一代可编程生物材料的研发奠定了基础，这类材料可专门应用于胞内递送与合成生物学相关领域。