Bygning af molekylære bure for at bekæmpe sygdom

(Phys.org) - Forskere ved University of Washington i Seattle og University of California, Los Angeles (UCLA) har udviklet en beregningsmæssig tilgang til at designe specialiserede proteiner, der samler sig selv til at danne nanopartikelbure, der kan bruges til at levere lægemidler til tumorer og andre sygdomssteder. Udgivet i tidsskriftet Science, denne forskning kunne bruges til at skabe nanopartikelbure fra et vilkårligt antal forskellige proteiner, med potentielle anvendelser på tværs af medicin og molekylærbiologi.

UCLA-efterforsker David Yeates ledede denne undersøgelse. Han og hans kolleger brugte computermodeller til at identificere to proteiner, der kunne kombineres til at danne perfekt formede tredimensionelle puslespilsbrikker. Tolv af disse specialiserede stykker passer sammen for at skabe et molekylært bur, blot en brøkdel af størrelsen af ​​en virus.

De specifikt designede proteiner griber ind i hinanden for at danne et hult gitter, der kunne fungere som et kar til lægemiddelafgivelse. I princippet, det ville være muligt at vedhæfte en genkendelsessekvens for cancerceller på ydersiden af ​​buret sammen med et kemoterapeutisk middel. Som i øjeblikket designet, de samlede proteinbure er porøse nok til, at et lægemiddel placeret indeni sandsynligvis ville lække ud under leveringsprocessen. Efterforskerne udfører nu computermodelleringsundersøgelser for at designe et nyt molekylært bur med et indre, der vil blive bedre forseglet.

I et andet papir, der også blev offentliggjort i Science, Dr. Yeates og University of Washington-kollega David Baker beskriver, hvordan de skabte lignende molekylære bure ved at bruge flere kopier af det samme protein som byggesten. Forskerne kontrollerer burets form ved at beregne sekvensen af ​​aminosyrer, der er nødvendige for at binde proteinerne sammen i de korrekte vinkler. Denne alternative metode repræsenterer en mere alsidig tilgang i teorien, fordi den kun kræver én type protein for at danne en struktur, sagde Dr. Yeates.

Dette arbejde er beskrevet i to artikler med titlen, "Struktur af et 16-nm bur designet ved hjælp af proteinoligomerer, " og "Computational design af selvsamlende protein nanomaterialer med atomare niveau nøjagtighed." Abstrakter af disse papirer er tilgængelige på tidsskriftets hjemmeside.