Badania

Naukowcy z MCB UJ zbudowali „niemożliwe” nanoklatki białkowe

Opublikowano: 2019-05-09

forum akademickie
Źródło: www.uj.edu.pl

Międzynarodowy zespół badawczy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego skonstruował sferyczną strukturę białkową o niezwykle dużej stabilności, zdającą się przeczyć prawom geometrii. Wynalazek ten może znaleźć zastosowanie m.in. w inżynierii materiałowej i medycynie. Wyniki badań zespołu opublikowano w kolejnym numerze czasopisma Nature.

Każdy miłośnik gier fabularnych wie, że, choć kości do gry mogą mieć różną liczbę ścian, ich kształt jest ściśle określony. Niemożliwe jest np. zastąpienie ścian kwadratowych w kostce sześciościennej trójkątami. Tym, jakie kształty mogą stanowić ściany różnych rodzajów kości – czyli, używając terminologii naukowej, wielościanów foremnych – rządzą zasady geometrii. W przyrodzie, tego rodzaju kształty występują często na poziomie mikroskopowym. Te obiekty bardzo niewielkich rozmiarów, zwane klatkami białkowymi, odpowiedzialne są za wiele ważnych zadań. Ich najbardziej znanym przykładem są wirusy, u których klatka służy do transportu materiału genetycznego do komórek zakażonego organizmu.

Naukowcy zainteresowani są tworzeniem sztucznych klatek białkowych, licząc, że umożliwi to nadanie im cech niedostępnych w naturze. Dążąc do tego celu, badacze napotykają na dwie zasadnicze trudności. Pierwszą z nich jest problem geometrii – niektóre potencjalnie bardzo użyteczne białka muszą zostać wykluczone ze względu na kształt uniemożliwiający tworzenie klatek. Drugim problemem jest złożoność – w przyrodzie liczne białka tworzące klatki białkowe spajane są przez złożoną sieć wiązań chemicznych, których budowę trudno jest przewidzieć i symulować.

Zespół badawczy kierowany przez dr. Jonathana Heddle’a z Laboratorium Bionanonauki i Biochemii Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ znalazł sposób na przezwyciężenie obu tych trudności.

– Zdołaliśmy zastąpić złożone powiązania między białkami prostymi „klamrami” z jednego atomu złota. Ułatwia to projektowanie klatek i umożliwia nadanie im nowych cech, takich jak składanie i rozkładanie się na życzenie – tłumaczy dr Heddle.

Badacze znaleźli również sposób na ominięcie problemu geometrii.

– Klatki białkowe zbudowane z są z jedenastobocznych figur. Teoretycznie, nie nadają się one na ściany wielościanów foremnych. Niemniej jednak, chociaż stwierdzenie to jest prawdziwe z matematycznego punktu widzenia, niektóre z tych figur mogą złożyć się w na tyle foremne klatki, że błędy nie są dostrzegalne. Oznacza to, że możemy obecnie korzystać z białek, których użycia wcześniej nie rozważaliśmy, ponieważ są one teoretycznie niezdolne do tworzenia klatek – wyjaśnia naukowiec.

Odkrycie to może mieć daleko idące konsekwencje. Dr Heddle liczy, że odkrycie jego zespołu może zostać wykorzystane w celu budowy klatek białkowych o nowej strukturze i nowych możliwościach oraz przetestowane pod kątem możliwych zastosowań, zwłaszcza w dziedzinie dostarczania leków do organizmu.

Źródło: UJ

Pełny tekst artykułu: An ultra-stable gold-coordinated protein cage displaying reversible assembly


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie