Forskere udvikler proteiner, der samler sig til supramolekylære komplekser

Et samarbejde forskerhold baseret i Japan har designet nye proteiner, der kan samles i de komplekse strukturer, der ligger til grund for biologiske organismer, at lægge grunden til førende applikationer inden for bioteknologi. Forskerne skabte og udviklede proteiner med en bestemt funktion, og deres metode afslører en mulighed for, at visse proteinfunktioner kan oprettes efter behov.

Forskerne offentliggjorde deres resultater den 24. april i Syntetisk biologi , et fagfællebedømt tidsskrift udgivet af American Chemical Society (ACS).

"Alle organismer indeholder selvsamlende biomolekyler inklusive proteiner, nukleinsyrer, sukker, og lipider, "skrev Ryoichi Arai i avisen. Arai er leder af afdelingen for supramolekylære komplekser i Research Center for Fungal and Microbial Dynamism ved Shinshu University i Japan." Evnen til at designe og kontrollere sådanne samlinger er et centralt mål for biomolekylær teknik, nanobioteknologi, og syntetisk biologi. "

Arai og hans team udviklede et enkelt og stabilt kunstigt protein, kaldet WA20, i 2012. I 2015, forskerne gik videre til protein nanobyggerblokke (PN-blokke), som bruger WA20 til selvsamling til flere nanostrukturer. Forskerne byggede på den succes for at udvikle forlængere PN-blokke, som forbinder WA20-proteiner sammen for at producere kædelignende proteinkomplekser og endnu flere nanostrukturer.

"Design og konstruktion af selvmonterede PN-blokke er en nyttig strategi-de ligner LEGO-blokke, "Sagde Arai, henviser til legetøjsblokke af plastik, der kan bygges ind i vidt forskellige strukturer på trods af, hvor lidt de individuelt varierer.

Forskerne forbandt to WA20-proteiner i tandem (ePN-Block), skabe oligomere strukturer. En anden PN-Block (sPN-Block) greb ind, påvirker strukturer til at være forskellige, varierede kædelignende komplekser på forespørgsel. De supramolekylære nanostrukturkomplekser blev opnået ved at indføre en metalion, hvilket udløste processen gennem yderligere selvsamling.

Forskerne planlægger at skabe en række forskellige stabile og funktionelle komplekse nanostrukturer gennem kombinationen af ​​PN-blokke. Potentialet for PN-blokke er blevet øget endnu mere, nu hvor flere komplekser kan udvikle sig ved hjælp af metalioner.

"Disse resultater viser, at PN-Block-strategien er en nyttig og systematisk strategi til konstruktion af nye nano-arkitekturer, "Sagde Arai, bemærker, at evnen til at konstruere nye komplekser er særlig vigtig inden for bioteknologi og syntetisk biologi.

Det næste trin er at videreudvikle nanostrukturer for at bidrage til udviklingen af ​​nanobiomaterialer, som kan bruges som et system til levering af lægemidler eller til at skabe nyttige proteiner til biofarmaceutisk undersøgelse, såsom kunstige vacciner, på en miljøvenlig måde.