Nanomaskiner til bioniske proteiner

Fysikere fra universitetet i Wien udviklede sammen med forskere fra universitetet for naturressourcer og biovidenskab i Wien nanomaskiner, som genskaber proteiners hovedaktiviteter. De præsenterer det første alsidige og modulære eksempel på et fuldt kunstigt protein-mimetisk modelsystem, takket være Vienna Scientific Cluster (VSC), en højtydende computerinfrastruktur. Disse "bioniske proteiner" kunne spille en vigtig rolle i innovativ farmaceutisk forskning. Resultaterne er nu offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Fysiske anmeldelsesbreve .

Proteiner er de grundlæggende byggesten i alle levende organismer, vi kender i øjeblikket. På grund af det store antal og kompleksiteten af ​​biomolekylære processer, de er i stand til, proteiner omtales ofte som "molekylære maskiner". Tag for eksempel proteinerne i dine muskler:Ved hver sammentrækning stimuleret af hjernen, et utal af proteiner ændrer deres strukturer for at skabe den kollektive bevægelse af sammentrækningen. Denne ekstraordinære proces udføres af molekyler, der kun har en størrelse på omkring en nanometer, en milliardtedel af en meter. Muskelsammentrækning er blot en af ​​proteinernes mange aktiviteter:Der er proteiner, der transporterer last i cellerne, proteiner, der konstruerer andre proteiner, der er endda bure, hvor proteiner, der "opfører sig forkert" kan fanges til korrektion, og listen bliver ved og ved. "At efterligne disse forbløffende biomekaniske egenskaber af proteiner og overføre dem til et fuldt kunstigt system er vores langsigtede mål", siger Ivan Coluzza fra fakultetet for fysik på universitetet i Wien, som arbejder på dette projekt sammen med kolleger fra University of Natural Resources and Life Sciences Wien.

Simuleringer takket være Vienna Scientific Cluster (VSC)

I en nylig avis i Fysiske anmeldelsesbreve , holdet præsenterede det første eksempel på et fuldt kunstigt bio-mimetisk modelsystem, der er i stand til spontant selv at binde sig til en målstruktur. Ved hjælp af computersimuleringer, de omvendt manipulerede proteiner ved at fokusere på de nøgleelementer, der giver dem evnen til at udføre programmet skrevet i den genetiske kode. De beregningsmæssigt meget intensive simuleringer er blevet muliggjort af adgang til den kraftfulde Vienna Scientific Cluster (VSC), en højtydende computerinfrastruktur, der drives i fællesskab af universitetet i Wien, Wiens teknologiske universitet og universitetet for naturressourcer og biovidenskab Wien.

Kunstige proteiner i laboratoriet

Holdet arbejder nu på at realisere sådanne kunstige proteiner i laboratoriet ved hjælp af specielt funktionaliserede nanopartikler. Partiklerne vil derefter blive forbundet i kæder efter sekvensen bestemt af computersimuleringerne, sådan at de kunstige proteiner foldes til de ønskede former. Sådanne sammenknyttede nanostrukturer kunne bruges som nye stabile lægemiddelleveringsbærere og som enzymlignende, men mere stabil, katalysatorer.