Miniaturowe narzędzie oparte na DNA, które potrafi wychwytywać i precyzyjnie pozycjonować pojedyncze białka błonowe, opracowali naukowcy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Może ono pomóc badać jedne z najważniejszych białek w biologii, a w przyszłości wspierać projektowanie syntetycznych komórek oraz rozwój technologii bioinżynieryjnych.
Błony komórkowe to tłuszczowe warstwy otaczające ludzkie komórki. Białka w tych błonach pełnią rolę molekularnych „strażników”, kontrolując przepływ sygnałów i substancji do wnętrza komórki i na zewnątrz. Ze względu na tę wyjątkową rolę białka błonowe stanowią cel około 60% leków drobnocząsteczkowych. Są one jednak wyjątkowo trudne do badania. Możliwość manipulowania pojedynczymi białkami pozwoliłaby naukowcom wykorzystywać je w nanoskalowych układach, które mogą znaleźć zastosowanie, także w medycynie.
Zespół z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, we współpracy z brytyjskim Durham University, połączył technikę origami DNA z nanodyskami pełniącymi funkcję nośników pojedynczych białek błonowych. To połączenie nazwano DNA-Origami-Constrained Nanodiscs (DOC-NDs). Pierścienie te, zbudowane z DNA, mają zaledwie kilkadziesiąt nanometrów średnicy i potrafią „schwytać” nanodyski zawierające białka, jednocześnie umożliwiając ich analizę.
Co więcej, naukowcom udało się stworzyć DOC-NDs, które umożliwiają kontrolę orientacji pojedynczych białek w nanodyskach. Jest to szczególnie ważne w pracy z białkami błonowymi, molekularnymi „strażnikami” komórki, ponieważ kierunek ich ustawienia decyduje o tym, jak przekazywane są sygnały i transportowane substancje. To ważny krok dla przyszłych zastosowań w obrazowaniu i bioinżynierii.
Badania pokazują, że platforma może się stać nowym narzędziem do organizowania i badania białek błonowych, a w przyszłości wspierać budowę syntetycznych komórek oraz systemów dostarczających białka do docelowych błon z dużo większą precyzją.
Dzięki możliwości manipulowania pojedynczymi białkami błonowymi możemy łatwiej tworzyć nowe nanomaszyny, które wykorzystują je w nowatorski sposób, zarówno w badaniach podstawowych, jak i w przyszłych zastosowaniach terapeutycznych – podkreśla dr Piotr Stępień, kierownik badań.
Wyniki prac polsko-brytyjskiego zespołu ukazały się na łamach „Small Structures”.
MK, źródło: UJ