Pesquisadores de uma colaboração internacional conseguiram criar uma "gaiola de proteína" - uma estrutura em nanoescala que poderia ser usada para entregar medicamentos a locais específicos do corpo, e que pode ser facilmente montado e desmontado, mas também resiste à ebulição e outras condições extremas. Eles fizeram isso explorando geometrias não encontradas na natureza que lembram as "geometrias paradoxais" encontradas na arte islâmica.

Os jogadores de RPG - pelo menos aqueles que jogaram antes da era digital - estão cientes de que existem restrições que governam a forma dos dados; tente fazer um dado de seis lados substituindo as faces quadradas por triângulos, e você ficará com algo horrivelmente distorcido e certamente não justo. Isso ocorre porque existem regras geométricas estritas que regem a montagem dessas chamadas isohedra. Na natureza, estruturas isohedral são encontradas no nível nano. Normalmente feito de muitas subunidades de proteínas e tendo um interior oco, essas gaiolas de proteína realizam muitas tarefas importantes. Os exemplos mais famosos são vírus que usam gaiolas de proteína como um transportador de material genético viral para as células hospedeiras.

Biólogos sintéticos, por sua parte, estão interessados ​​em fazer gaiolas de proteína artificiais na esperança de conferir-lhes propriedades úteis e novas. Existem dois desafios para atingir esse objetivo. O primeiro é o problema de geometria - algumas proteínas candidatas podem ter grande utilidade potencial, mas são automaticamente excluídos porque têm o formato errado para serem montados em gaiolas. O segundo problema é a complexidade - a maioria das interações proteína-proteína são mediadas por redes complexas de ligações químicas fracas que são muito difíceis de projetar do zero.

A nova pesquisa começou na Heddle Initiative Research Unit da RIKEN no Japão e mudou-se para o Malopolska Center of Biotechnology, Universidade Jagiellonian na Polônia. Os pesquisadores encontraram uma maneira de resolver os dois problemas. "Conseguimos substituir as interações complexas entre as proteínas por 'grampos' simples com base na coordenação de átomos de ouro simples, "explica o professor Jonathan Heddle, o autor sênior da pesquisa. "Isso simplifica o problema de design e nos permite imbuir as gaiolas com novas propriedades, como montagem e desmontagem sob demanda."

Os pesquisadores também encontraram uma maneira de contornar o problema geométrico:"Os blocos de construção de nossa gaiola de proteína são anéis de 11 membros". disse Ali Malay, o primeiro autor do artigo, que está atualmente no Centro RIKEN para Ciência de Recursos Sustentáveis. "Matematicamente falando, tais formas devem ser proibidas de formar poliedros simétricos. "No entanto, os pesquisadores descobriram que, devido à flexibilidade inerente, complexos de proteínas podem alcançar construções sem precedentes com base em coincidências geométricas quase perfeitas. "Anteriormente, proteínas que foram ignoradas porque tinham a forma "errada" agora podem ser consideradas, "diz Malay.

As implicações do trabalho são de longo alcance. "O que nós, junto com nossos colaboradores, encontrei, é simplesmente o primeiro passo, "diz Heddle, que espera que o trabalho possa ser expandido ainda mais para produzir gaiolas com novas estruturas e novas capacidades e também investigadas para aplicações potenciais, particularmente na distribuição de medicamentos.

O estudo é publicado em Natureza .