Gli scienziati hanno a lungo sognato di creare strutture sintetiche dalla stessa materia prima che la natura usa nei sistemi viventi, le proteine, credendo che un tale progresso consentirebbe lo sviluppo di nanomacchine trasformative, Per esempio, gabbie molecolari che forniscono con precisione farmaci chemioterapici a tumori o sistemi fotosintetici per raccogliere energia dalla luce. Ora un team di biologi dell'Università del Texas ad Austin e dell'Università del Michigan ha inventato un modo per costruire strutture sintetiche dalle proteine, e proprio come in natura, il metodo è semplice e può essere utilizzato per una varietà di scopi.

"Pensiamo di poter usare queste strutture un po' come i Lego per costruire cose più grandi, " ha detto David Taylor, assistente professore di bioscienze molecolari presso l'UT Austin e autore corrispondente di un nuovo articolo pubblicato oggi sulla rivista Chimica della natura . "Conosciamo anche alcune delle regole per modificare la ricetta di base per creare diversi tipi di blocchi."

Come prova del concetto, il team ha costruito minuscole strutture che assomigliano a due ciambelle impilate l'una sull'altra applicando cariche elettriche a punti specifici sulle proteine ​​naturali. I ricercatori precedenti sono riusciti a creare strutture sintetiche dalle proteine, ma solo dopo aver apposto faticosamente qualcosa sulle proteine ​​o aver creato nuove proteine ​​da zero, rendere complicati i metodi precedenti, tempo-intensivo e limitante. Al contrario, il nuovo metodo, soprannominato "Assemblea della proteina super carica (SuPrA), " imita il modo in cui funzionano le proteine ​​negli organismi viventi mentre creano le macchine molecolari che svolgono le diverse funzioni della vita:le strutture nel nuovo metodo sono autoassemblanti e flessibili.

"Il nostro approccio prende una proteina che normalmente non si assembla, e gli offre molti potenziali siti in cui potrebbe essere in grado di farlo, permettendogli di "scegliere" quale si adatta meglio al resto della sua geometria e chimica, " disse Anna Simone, un ricercatore post-dottorato nel Dipartimento di Bioscienze Molecolari di UT Austin e co-primo autore dell'articolo. "Questo è importante perché ci dà un modo per le proteine ​​semi-dirette di organizzarsi in strutture più grandi senza dover capire in anticipo esattamente come si adatteranno insieme".

Il concetto originale di questo nuovo metodo è stato sviluppato da Andy Ellington, direttore associato del Center for Systems and Synthetic Biology di UT Austin, anche un professore di bioscienze molecolari e l'autore corrispondente dello studio.

Per dimostrare il loro concetto, i ricercatori hanno iniziato con la proteina fluorescente verde, una proteina standard utilizzata come etichetta luminosa in tutti i tipi di esperimenti biologici. Hanno creato due versioni leggermente diverse, utilizzando un metodo mai tentato prima:l'aggiunta di cariche elettriche per invogliare la proteina a formare discreti, strutture simmetriche. Una versione aveva cariche positive aggiunte in determinati punti, ed è stato mescolato in una soluzione con una seconda versione che aveva cariche negative in determinati punti. Il team ha trovato ogni versione autoassemblata in una miriade di minuscole strutture, o complessi macromolecolari, ciascuno con lo stesso numero e disposizione di proteine.

Poiché questo metodo consente di costruire strutture da proteine ​​naturali, i ricercatori dicono che offre alla scienza un nuovo strumento scalabile, conveniente e sostenibile.

"È come il modo in cui le persone usano le stampanti 3D per creare cose con materiali che non avrebbero usato in passato, " Taylor ha detto. "Questo nuovo metodo ci offre un'altra opzione per i materiali. Questi materiali sono facilmente reperibili, economico e non dannoso per l'ambiente."