I ricercatori di una collaborazione internazionale sono riusciti a creare una "gabbia proteica", una struttura su nanoscala che potrebbe essere utilizzata per somministrare farmaci in punti specifici del corpo, e che può essere facilmente montato e smontato, ma resiste anche all'ebollizione e ad altre condizioni estreme. Lo hanno fatto esplorando geometrie non presenti in natura che ricordano le "geometrie paradossali" presenti nell'arte islamica.

I giocatori di ruolo, almeno quelli che hanno giocato prima dell'era digitale, sono consapevoli che ci sono restrizioni che regolano la forma dei dadi; prova a fare un dado a sei facce sostituendo le facce quadrate con triangoli, e rimarrai con qualcosa di orribilmente distorto e certamente non giusto. Questo perché ci sono rigide regole geometriche che regolano l'assemblaggio di queste cosiddette isohedre. In natura, strutture isoedriche si trovano a livello nano. Solitamente costituito da molte subunità proteiche e con un interno cavo, queste gabbie proteiche svolgono molti compiti importanti. Gli esempi più famosi sono i virus che utilizzano le gabbie proteiche come vettore di materiale genetico virale nelle cellule ospiti.

biologi sintetici, da parte loro, sono interessati a realizzare gabbie proteiche artificiali nella speranza di conferire loro proprietà utili e nuove. Ci sono due sfide per raggiungere questo obiettivo. Il primo è il problema della geometria:alcune proteine ​​candidate possono avere una grande utilità potenziale, ma vengono automaticamente esclusi perché hanno la forma sbagliata per essere assemblati in gabbie. Il secondo problema è la complessità:la maggior parte delle interazioni proteina-proteina sono mediate da reti complesse di legami chimici deboli che sono molto difficili da progettare da zero.

La nuova ricerca è iniziata presso la Heddle Initiative Research Unit presso RIKEN in Giappone e si è spostata al Malopolska Center of Biotechnology, Università Jagellonica in Polonia. I ricercatori hanno trovato un modo per risolvere entrambi i problemi. "Siamo stati in grado di sostituire le complesse interazioni tra le proteine ​​con semplici "elementi" basati sulla coordinazione di singoli atomi d'oro, " spiega il professor Jonathan Heddle, l'autore senior della ricerca. "Ciò semplifica il problema della progettazione e ci consente di conferire alle gabbie nuove proprietà come il montaggio e lo smontaggio su richiesta".

I ricercatori hanno anche trovato un modo per aggirare il problema geometrico:"I mattoni della nostra gabbia proteica sono anelli a 11 membri". dice Ali Malay, il primo autore del saggio, che è attualmente nel RIKEN Center for Sustainable Resource Science. "Matematicamente parlando, a tali forme dovrebbe essere vietato formare poliedri simmetrici." Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che a causa della flessibilità intrinseca, i complessi proteici possono ottenere costruzioni senza precedenti basate su coincidenze geometriche quasi perfette. "In precedenza, le proteine ​​che sono state ignorate perché avevano la forma "sbagliata" possono ora essere considerate, "dice malese.

Le implicazioni del lavoro sono di vasta portata. "Cosa noi, insieme ai nostri collaboratori, ho trovato, è semplicemente il primo passo, "dice Heddle, che spera che il lavoro possa essere ampliato ulteriormente per produrre gabbie con nuove strutture e nuove capacità e anche studiato per potenziali applicazioni in particolare nella somministrazione di farmaci.

Lo studio è pubblicato su Natura .