I ricercatori dell'Istituto di bioingegneria e nanotecnologia (IBN) di A*STAR hanno sviluppato con successo una famiglia unica di monopeptidi che formano pori basati su un singolo amminoacido. Altri peptidi che formano pori consistono tipicamente di fino a cinquanta amminoacidi. Il gruppo di ricerca, guidato dal capo del team IBN e ricercatore principale Dr Huaqiang Zeng, ha creato un nuovo paradigma per il trasporto efficiente di ioni importanti attraverso le membrane cellulari. Questo ha il potenziale per affrontare le malattie in cui questo tipo di trasporto ionico ha funzionato male, come la fibrosi cistica.

I peptidi che formano i pori formano canali attraverso le membrane cellulari per il trasporto di ioni come cloruri e ioduri dentro e fuori una cellula. La formazione di questi canali è fondamentale per la precisa regolazione dei processi fisiologici del nostro corpo, difese cellulari e risposte immunitarie. I pazienti con fibrosi cistica soffrono di un gene difettoso che riduce il trasporto di tali ioni, disidratando così lo strato di muco nei polmoni. Ciò si traduce in un accumulo di muco denso e viscoso che causa difficoltà respiratorie.

I ricercatori dell'IBN si sono concentrati sullo studio dei monopeptidi artificiali che formano pori basati su un singolo amminoacido. Questi potrebbero formare canali di dimensioni dei pori inferiori a 1,0 nm di diametro, pur rimanendo in grado di trasportare ioni con carica negativa, compreso il cloruro, efficientemente attraverso la membrana. La progettazione di canali ionici artificiali è un'area di crescente interesse, in particolare canali che possono autoassemblarsi in maniera controllata da semplici precursori molecolari. Molti sistemi attuali utilizzano complessi, componenti ad alto peso molecolare, che limitano notevolmente il loro potenziale per future applicazioni terapeutiche. Questa scoperta unica è uno dei progressi più entusiasmanti nel campo dei canali ionici artificiali negli ultimi anni. Presenta l'opportunità di progettare nuovi canali ionici artificiali basati su piccole molecole che possono portare a migliori terapie per le disfunzioni dei canali ionici, e agenti antibatterici o antitumorali.

Dottor Ichiro Hirao, Direttore esecutivo coprente di IBN, disse, "Il team di ricerca dell'IBN ha originariamente studiato molecole di trasporto ionico progettate per funzionare come gelatieri per unire le fuoriuscite di petrolio nell'acqua. In questo modo, scoprirono che uno dei gelatieri era di notevole tossicità, inducendoli a esplorare se la molecola potrebbe autoassemblarsi in una struttura simile a un poro nella membrana cellulare e causare uno squilibrio di ioni. Questa ipotesi si è rivelata vera e ha portato a un principio completamente nuovo della progettazione molecolare dei canali ionici".

I risultati della ricerca sono stati pubblicati nel Giornale della Società Chimica Americana il 21 giugno 2018.