Le proteine ​​ora sono state progettate in laboratorio per comprimersi insieme più o meno allo stesso modo in cui le molecole di DNA si comprimeranno per formare una doppia elica. La tecnica, il cui sviluppo è stato guidato dagli scienziati della School of Medicine dell'Università di Washington, potrebbe consentire la progettazione di nanomacchine proteiche che possono potenzialmente aiutare a diagnosticare e curare le malattie, consentono l'ingegneria più precisa delle celle ed eseguono un'ampia varietà di altre attività.

"Per far funzionare qualsiasi macchina, le sue parti devono unirsi con precisione, " disse Zibo Chen, l'autore principale del documento e uno studente laureato UW in biochimica. "Questa tecnica ti consente di progettare le proteine ​​in modo che si uniscano esattamente come desideri".

La ricerca è stata condotta presso l'Institute of Protein Design di UW Medicine, diretto da David Baker, professore di biochimica presso la University of Washington School of Medicine e ricercatore dell'Howard Hughes Medical Institute. I ricercatori riportano i loro risultati nel numero del 19 dicembre della rivista Natura .

Nel passato, i ricercatori interessati alla progettazione di nanomacchine biomolecolari hanno spesso utilizzato il DNA come componente principale. Questo perché i filamenti di DNA si uniscono e formano legami idrogeno per creare la doppia elica del DNA, ma solo se le loro sequenze sono complementari.

Il team ha sviluppato nuovi algoritmi di progettazione delle proteine ​​che producono proteine ​​complementari che si accoppiano esattamente tra loro utilizzando lo stesso linguaggio chimico del DNA.

"Si tratta di una svolta unica nel suo genere, Chen ha detto. "Quello che stiamo facendo è progettare computazionalmente queste reti di legami idrogeno in modo che ogni coppia proteica abbia una sequenza complementare unica. C'è solo un modo in cui si uniscono e non reagiscono in modo incrociato con le proteine ​​di altre coppie".

"Ingegnerizzare le cellule per svolgere nuovi compiti è il futuro della medicina e della biotecnologia, che si tratti di ingegnerizzare i batteri per produrre energia o ripulire i rifiuti tossici o creare cellule immunitarie che attaccano i tumori, " ha detto Scott Boyken, un altro autore dell'articolo e ricercatore post-dottorato presso l'Institute for Protein Design. "Questa tecnica fornisce agli scienziati una precisa, modo programmabile per controllare come interagiscono le macchine proteiche, un passo fondamentale verso il raggiungimento di questi nuovi compiti. Abbiamo aperto un'importante porta alla progettazione di nanomateriali proteici".

Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato un programma per computer sviluppato nel laboratorio Baker chiamato Rosetta. Il programma sfrutta il fatto che la forma che assumerà una catena di amminoacidi è determinata dalle forze di attrazione e repulsione tra gli amminoacidi della catena e il fluido in cui la catena è immersa. Calcolando la forma che meglio bilancia queste forze in modo che la catena raggiunga il suo livello energetico complessivo più basso, il programma può prevedere la forma che probabilmente assumerà una determinata catena di amminoacidi.