Riflessi, le proteine ​​strutturali uniche che danno a calamari e polpi la capacità di cambiare colore e mimetizzarsi con l'ambiente circostante, si pensa che abbiano un grande potenziale di innovazione in aree diverse come l'elettronica, ottica e medicina. Scienziati e inventori sono stati ostacolati nei loro tentativi di utilizzare appieno i poteri di queste biomolecole a causa della loro composizione chimica atipica e dell'elevata sensibilità ai sottili cambiamenti ambientali.

In uno studio pubblicato di recente su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , Università della California, I ricercatori di Irvine hanno rivelato la struttura di una variante della rifletina a livello molecolare, e hanno dimostrato un metodo per controllare meccanicamente l'assemblaggio gerarchico e le proprietà ottiche della proteina. Questi risultati sono visti come passaggi chiave nello sfruttamento di molti degli attributi potenzialmente utili della famiglia dei riflettori.

"Il mio laboratorio all'UCI ha lavorato a lungo per imitare i poteri di dispersione e riflessione della luce dei cefalopodi con l'obiettivo di inventare nuove classi di tessuti termoregolatori adattivi e altre tecnologie quotidiane, " ha detto il co-autore Alon Gorodetsky, Professore associato UCI di ingegneria chimica e biomolecolare. "Con questa ricerca, ci siamo concentrati sullo sviluppo di una comprensione fondamentale dettagliata di come funzionano le riflette a livello molecolare".

Gorodetsky ha affermato che gli scienziati sono attratti dai riflessi perché, simile ad altri materiali a base di proteine, offrono molti attributi vantaggiosi come l'autoassemblaggio controllabile, stimolo-reattività, funzionalità personalizzabili e compatibilità con altri sistemi biologici. I biomateriali modello hanno anche dimostrato la loro utilità per modificare l'indice di rifrazione delle cellule umane e supportare la crescita delle cellule staminali neurali.

Nel loro laboratorio presso la Henry Sameuli School of Engineering dell'UCI, Gorodetsky e i suoi collaboratori hanno utilizzato le previsioni bioinformatiche per selezionare una variante della rifletta, ha prodotto la proteina nei batteri e ha sviluppato condizioni di soluzione per mantenerla in uno stato stabile.

I ricercatori hanno quindi utilizzato una varietà di strumenti per l'analisi della proteina e delle sue soluzioni, comprese simulazioni di dinamica molecolare, diffusione di raggi X a piccolo angolo, e spettroscopia di risonanza magnetica nucleare. Hanno anche sondato gli insiemi proteici multimerici assemblati con tecniche come la microscopia a forza atomica e la microscopia olotomografica tridimensionale. Questi metodi hanno permesso al team di valutare una gamma completa di qualità e proprietà per la variante di Reflectin.

"Attraverso i nostri approcci computazionali e sperimentali sinergici, siamo stati in grado di chiarire la struttura tridimensionale della variante Reflectin, stabilendo così una correlazione diretta tra le caratteristiche strutturali della proteina e le proprietà ottiche intrinseche, " ha detto Gorodetsky. "Questa ricerca può essere vista come un prezioso quadro concettuale per l'utilizzo di questa classe di proteine ​​nelle applicazioni di bioingegneria".

Gorodetsky ha affermato che il lavoro del suo team consentirà nuove tecniche per l'elaborazione di materiali a base di riflessione e indicherà nuove strade per la personalizzazione di film su misura della proteina su scala nanometrica e micrometrica, che sarebbe vantaggioso per le applicazioni biofotoniche e bioelettroniche, nonché per ispirare la progettazione di materiali polimerici con sofisticate capacità di diffusione della luce. Ha anche affermato che l'approccio utilizzato in questo progetto potrebbe aiutare a comprendere meglio i meccanismi alla base della capacità dei cefalopodi di cambiare colore.