Un team di ricerca collaborativo con sede in Giappone ha progettato nuove proteine ​​in grado di autoassemblarsi nelle complesse strutture alla base degli organismi biologici, gettando le basi per applicazioni all'avanguardia nel campo delle biotecnologie. I ricercatori hanno creato e sviluppato le proteine ​​con una funzione specifica, e il loro metodo rivela la possibilità che determinate funzioni proteiche possano essere create su richiesta.

Gli scienziati hanno pubblicato i loro risultati il ​​24 aprile in Biologia sintetica , una rivista peer-reviewed pubblicata dall'American Chemical Society (ACS).

"Tutti gli organismi contengono biomolecole autoassemblanti comprese proteine, acidi nucleici, zuccheri, e lipidi, " ha scritto Ryoichi Arai nel documento. Arai è il capo del dipartimento dei complessi supramolecolari nel Centro di ricerca per il dinamismo fungino e microbico dell'Università di Shinshu in Giappone. "La capacità di progettare e controllare tali assemblaggi è un obiettivo centrale dell'ingegneria biomolecolare, nanobiotecnologie, e biologia sintetica".

Arai e il suo team hanno sviluppato una proteina artificiale semplice e stabile, chiamato WA20, nel 2012. Entro il 2015, i ricercatori sono passati ai blocchi di nanocostruzione proteica (PN-Blocks), che utilizzano WA20 per autoassemblarsi in più nanostrutture. I ricercatori si sono basati su questo successo per sviluppare blocchi PN estensori, che collegano insieme le proteine ​​WA20 per produrre complessi proteici simili a catene e ancora più nanostrutture.

"La progettazione e la costruzione di blocchi PN autoassemblanti è una strategia utile:sono come i blocchi LEGO, "Arai ha detto, riferendosi ai blocchi giocattolo di plastica che possono essere costruiti in strutture molto diverse nonostante quanto poco possano variare individualmente.

Gli scienziati hanno collegato due proteine ​​WA20 in tandem (ePN-Block), creazione di strutture oligomeriche. Un altro PN-Block (sPN-Block) è intervenuto, che influenzano le strutture per essere diverse, vari complessi a catena su richiesta. I complessi di nanostrutture supramolecolari sono stati ottenuti introducendo uno ione metallico, che ha innescato il processo attraverso un ulteriore autoassemblaggio.

I ricercatori hanno in programma di creare una varietà di nanostrutture complesse stabili e funzionali attraverso la combinazione di PN-Blocks. Il potenziale dei PN-Blocks è stato aumentato ancora di più ora che più complessi possono evolvere con l'aiuto di ioni metallici.

"Questi risultati dimostrano che la strategia PN-Block è una strategia utile e sistematica per la costruzione di nuove nano-architetture, "Arai ha detto, osservando che la capacità di costruire nuovi complessi è particolarmente importante nella biotecnologia e nella biologia sintetica.

Il prossimo passo è sviluppare ulteriormente le nanostrutture per contribuire allo sviluppo di nanobiomateriali, che potrebbe essere utilizzato come sistema di somministrazione di farmaci o per creare proteine ​​utili per le indagini biofarmaceutiche, come i vaccini artificiali, in modo ecologico.