Ny proteinbeholder i nanoskala kan føre til syntetiske vacciner og metode til levering af medicin

UCLA-biokemikere har skabt det største protein nogensinde, der selv samler sig til et molekylært "bur". Forskningen kan føre til syntetiske vacciner, der beskytter mennesker mod influenza, HIV og andre sygdomme.

I en størrelse, der er hundredvis af gange mindre end en menneskelig celle, det kan også føre til nye metoder til levering af lægemidler inde i celler, eller til oprettelse af nye nanoskala materialer.

Proteinsamlingen, som er formet som en terning, blev konstrueret af 24 kopier af et protein designet i laboratoriet hos Todd Yeates, en UCLA professor i kemi og biokemi. Det er porøst - mere end nogen anden proteinsamling, der nogensinde er skabt - med store åbninger, der ville gøre det muligt for andre store proteinmolekyler at komme ind og ud.

Forskningen blev for nylig offentliggjort online i tidsskriftet Naturkemi og vil blive vist i en fremtidig udgave.

Yeates, undersøgelsens seniorforfatter, har søgt at bygge komplekse proteinstrukturer, der samler sig selv, siden han første gang offentliggjorde forskning om selvsamlende proteiner i 2001. I 2012, han og kolleger producerede et selvsamlende molekylærbur lavet af 12 proteinstykker kombineret perfekt som brikker i et puslespil. Nu har de gjort det med 24 stykker, og de forsøger i øjeblikket at designe et molekylærbur med 60 stykker. Opbygningen af ​​hvert større protein gav nye videnskabelige udfordringer, men de større størrelser kan muligvis bære mere "last".

I princippet, disse molekylære strukturer skulle være i stand til at transportere last, der derefter kunne frigives inde i celler, sagde Yeates, der er medlem af UCLA – Department of Energy Institute of Genomics and Proteomics og California NanoSystems Institute ved UCLA.

Yeates 'forskning blev finansieret af National Science Foundation og UCLA – DOE Institute of Genomics and Proteomics. Hovedforfatteren var Yen-Ting Lai, som udførte forskningen som en UCLA -kandidatstuderende i Yeates 'laboratorium og nu er postdoktor ved Arizona State University.

Molekylterningen er sandsynligvis for porøs til at tjene som en beholder - til medicin, for eksempel - inde i en menneskekrop. "Men designprincipperne for at lave et bur, der er mere lukket, ville være de samme, "Yeates sagde, tilføjer, at der er måder at gøre buret mindre stabilt, når det kommer ind i en celle, så det ville frigive sin last, såsom et toksin, der kan dræbe en kræftcelle.

Yeates sagde, at hans laboratories metode også kunne føre til produktion af syntetiske vacciner, der ville efterligne, hvad en celle ser, når den er inficeret af en virus. Vaccinerne ville fremkalde en stærk reaktion fra kroppens immunsystem og måske give bedre beskyttelse mod sygdomme end traditionelle vacciner.

Yeates har startet et forskningssamarbejde med Peter Kwong, chef for strukturbiologisektionen på National Institutes of Health og en national leder inden for strukturbiologi af sygdomsvira. De vil udføre forskning i vedhæftning af virale antigener til molekylære bure.