Uma equipe de pesquisa colaborativa com base no Japão projetou novas proteínas que podem se automontar em estruturas complexas subjacentes aos organismos biológicos, lançando as bases para aplicações de ponta em biotecnologia. Os pesquisadores criaram e desenvolveram as proteínas com uma função específica, e seu método revela a possibilidade de que certas funções de proteínas podem ser criadas sob demanda.

Os cientistas publicaram seus resultados em 24 de abril em Biologia sintética , um jornal revisado por pares publicado pela American Chemical Society (ACS).

"Todos os organismos contêm biomoléculas de automontagem, incluindo proteínas, ácidos nucleicos, açúcares, e lipídios, "escreveu Ryoichi Arai no artigo. Arai é o chefe do departamento de complexos supramoleculares no Centro de Pesquisa para Dinamismo Fúngico e Microbial da Universidade Shinshu no Japão." A capacidade de projetar e controlar tais montagens é um objetivo central da engenharia biomolecular, nanobiotecnologia, e biologia sintética. "

Arai e sua equipe desenvolveram uma proteína artificial simples e estável, chamado WA20, em 2012. Em 2015, os pesquisadores progrediram para blocos de nanoconstrução de proteínas (PN-Blocks), que usam WA20 para se automontar em várias nanoestruturas. Os pesquisadores aproveitaram esse sucesso para desenvolver Blocos PN extensores, que ligam as proteínas WA20 para produzir complexos de proteínas em cadeia e ainda mais nanoestruturas.

"O design e a construção de blocos PN de automontagem é uma estratégia útil - eles são como blocos de LEGO, "Arai disse, referindo-se aos blocos de brinquedo de plástico que podem ser construídos em estruturas muito diferentes, apesar de quão pouco variam individualmente.

Os cientistas ligaram duas proteínas WA20 em tandem (ePN-Block), criando estruturas oligoméricas. Outro bloco PN (bloco sPN) interveio, afetando as estruturas para serem diferentes, complexos em cadeia variados sob demanda. Os complexos de nanoestruturas supramoleculares foram obtidos pela introdução de um íon metálico, que desencadeou o processo por meio de automontagem adicional.

Os pesquisadores planejam criar uma variedade de nanoestruturas complexas estáveis ​​e funcionais por meio da combinação de blocos PN. O potencial dos Blocos PN aumentou ainda mais agora que mais complexos podem evoluir com a ajuda de íons metálicos.

"Esses resultados demonstram que a estratégia do Bloco PN é uma estratégia útil e sistemática para a construção de novas nanoarquiteturas, "Arai disse, observando que a capacidade de construir novos complexos é particularmente importante em biotecnologia e biologia sintética.

A próxima etapa é desenvolver ainda mais nanoestruturas para contribuir para o desenvolvimento de nanobiomateriais, que poderia ser usado como um sistema de entrega de drogas ou para criar proteínas úteis para investigação biofarmacêutica, como vacinas artificiais, de uma forma amiga do ambiente.