I ricercatori della Delft University of Technology e dell'Università di Basilea hanno creato un nanoporo biomimetico che fornisce una piattaforma unica di test e misurazione per il modo in cui le proteine si muovono nel nucleo di una cellula. Nel diario Nanotecnologia della natura , riportano un nanoporo artificiale che è funzionalizzato con proteine chiave che imita il poro nucleare naturale. Dopo aver testato il trasporto di singole proteine attraverso il poro biomimetico, hanno scoperto che la maggior parte delle proteine non può passare attraverso, ma alcuni specifici possono effettivamente passare. Questo è il segno distintivo dell'intrigante selettività che si trova anche nei pori naturali. Il poro biomimetico è completamente funzionale e può essere utilizzato come piattaforma di prova per studi sulla somministrazione di farmaci nel nucleo di una cellula.
Il complesso dei pori nucleari
"Le cellule umane hanno un nucleo, e proteine e RNA devono entrare e uscire. Questo è regolato da piccoli fori, chiamati complessi di pori nucleari. Questi sono pori biologici essenziali che fungono da guardiani del nucleo cellulare. Trasportano proteine e RNA dentro e fuori dal nucleo in modo altamente selettivo, il che significa che alcuni passano ma altri sono bloccati dal passaggio. Si discute molto su come si ottiene questa intrigante selettività. Dato che è molto difficile eseguire misurazioni ad alta risoluzione nel complesso ambiente della cellula vivente, l'esatto meccanismo è difficile da risolvere." Professor Cees Dekker, direttore del Kavli Institute of Nanoscience di Delft e leader di questa ricerca, spiega.
Nella nuova ricerca del gruppo di Dekker in collaborazione con il gruppo del dott. Roderick Lim dell'Università di Basilea, sono stati in grado di creare un nanoporo biomimetico – un poro sintetico che imita il poro nucleare – che agisce come un nuovo, potente piattaforma per monitorare il trasporto di singole proteine attraverso.
Nanopori biomimetici
Dekker:"Un approccio promettente per studiare questo trasporto nucleare è la biomimetica, lo sviluppo di sistemi sintetici che imitano strutture e processi biologici. I progressi nella nanotecnologia ora rendono possibile studiare e modellare la materia su scala nanometrica, aprendo la strada all'imitazione delle strutture biologiche a livello molecolare per studiarne e sfruttarne l'ingegno." Il gruppo del dott. Roderick Lim dell'Università di Basilea ha purificato le proteine dei pori nucleari e il gruppo Dekkers ha realizzato i nanopori biomimetici di questi attaccando queste proteine a piccoli fori in un supporto a stato solido.
selettività
La nuova ricerca, eseguita principalmente dall'autore principale Stefan Kowalczyk, uno studente laureato nel laboratorio Dekkers, dimostra che è possibile stabilire un poro nucleare biomimetico e monitorare il trasporto di singole proteine attraverso il poro. È importante sottolineare che il poro biomimetico mostra una forte selettività, proprio come il complesso naturale dei pori nucleari:le proteine ImpB passano attraverso i pori, mentre le proteine BSA no (come illustrato dall'immagine allegata). È stato riscontrato un diverso grado di selettività, a seconda di quali proteine esatte dei pori nucleari sono state utilizzate per funzionalizzare il poro. I ricercatori hanno dimostrato che il poro biomimetico è completamente funzionale e può essere utilizzato come piattaforma di test per studi sulla somministrazione di farmaci nel nucleo di una cellula.
