Os cientistas há muito sonham em criar estruturas sintéticas a partir da mesma matéria-prima que a natureza usa em sistemas vivos - proteínas - acreditando que tal avanço permitiria o desenvolvimento de nanomáquinas transformadoras, por exemplo, gaiolas moleculares que fornecem precisamente drogas quimioterápicas para tumores ou sistemas fotossintéticos para coletar energia da luz. Agora, uma equipe de biólogos da Universidade do Texas em Austin e da Universidade de Michigan inventou uma maneira de construir estruturas sintéticas a partir de proteínas, e assim como na natureza, o método é simples e pode ser usado para diversos fins.

"Achamos que podemos usar essas estruturas como Legos para construir coisas maiores, "disse David Taylor, professor assistente de biociências moleculares na UT Austin e co-autor correspondente em um novo artigo publicado hoje na revista Química da Natureza . "Também conhecemos algumas das regras para modificar a receita básica para fazer diferentes tipos de blocos de construção."

Como prova de conceito, a equipe construiu estruturas minúsculas que se assemelham a dois donuts empilhados um em cima do outro, aplicando cargas elétricas a pontos específicos em proteínas que ocorrem naturalmente. Pesquisadores anteriores conseguiram criar estruturas sintéticas a partir de proteínas, mas somente depois de afixar algo meticulosamente nas proteínas ou criar novas proteínas do zero, tornando os métodos anteriores complicados, demorado e limitante. Por contraste, o novo método, apelidado de "SUpercharged PRotein Assembly (SuPrA), "imita a maneira como as proteínas nos organismos vivos funcionam enquanto fazem as máquinas moleculares que realizam as diferentes funções da vida:as estruturas no novo método são automontadas e flexíveis.

"Nossa abordagem usa uma proteína que normalmente não se monta, e oferece muitos sites em potencial onde ele pode, permitindo que ele "escolha" o que melhor se adapta ao resto de sua geometria e química, "disse Anna Simon, um pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Biociências Moleculares da UT Austin e co-primeiro autor do artigo. "Isso é importante porque nos dá uma maneira de semi-direcionar as proteínas para se organizarem em estruturas maiores, sem ter que entender de antemão exatamente como elas se encaixam."

O conceito original para este novo método foi desenvolvido por Andy Ellington, diretor associado do Centro de Sistemas e Biologia Sintética da UT Austin, também professor de biociências moleculares e co-autor do estudo.

Para demonstrar seu conceito, os pesquisadores começaram com a proteína fluorescente verde, uma proteína padrão usada como uma etiqueta brilhante em todos os tipos de experimentos biológicos. Eles criaram duas versões ligeiramente diferentes, usando um método nunca antes tentado:adicionar cargas elétricas para induzir a proteína a se formar discretamente, estruturas simétricas. Uma versão tinha cargas positivas adicionadas em certos locais, e foi misturado em uma solução com uma segunda versão que tinha cargas negativas em certos pontos. A equipe encontrou cada versão montada em uma miríade de estruturas minúsculas, ou complexos macromoleculares, cada um com o mesmo número e arranjo de proteínas.

Como este método permite que estruturas sejam construídas a partir de proteínas que ocorrem naturalmente, os pesquisadores dizem que oferece à ciência uma nova ferramenta escalável, acessível e sustentável.

"É como a forma como as pessoas usam impressoras 3-D para fazer coisas com materiais que não teriam usado no passado, "Disse Taylor." Este novo método nos dá outra opção de materiais. Esses materiais são facilmente obtidos, barato e não prejudicial ao meio ambiente. "