Reflectinas, as proteínas estruturais únicas que dão às lulas e polvos a capacidade de mudar as cores e se misturar com o ambiente, são considerados como tendo um grande potencial para inovações em áreas tão diversas como a eletrônica, óptica e medicina. Cientistas e inventores têm sido frustrados em suas tentativas de utilizar totalmente os poderes dessas biomoléculas devido à sua composição química atípica e alta sensibilidade a mudanças ambientais sutis.

Em um estudo publicado recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences , Universidade da Califórnia, Os pesquisadores de Irvine revelaram a estrutura de uma variante da reflectina em nível molecular, e eles demonstraram um método para controlar mecanicamente a montagem hierárquica e as propriedades ópticas da proteína. Essas descobertas são vistas como etapas principais na exploração de muitos dos atributos potencialmente úteis da família refletina.

"Meu laboratório na UCI há muito tempo trabalha para imitar os poderes de dispersão e reflexão de luz dos cefalópodes com o objetivo de inventar novas classes de tecidos termorreguladores adaptativos e outras tecnologias cotidianas, "disse o co-autor Alon Gorodetsky, UCI professor associado de engenharia química e biomolecular. "Com esta pesquisa, nos concentramos no desenvolvimento de uma compreensão fundamental detalhada de como as refletinas funcionam em nível molecular. "

Gorodetsky disse que os cientistas são atraídos por refletinas porque, semelhante a outros materiais à base de proteína, eles oferecem muitos atributos vantajosos, como automontagem controlável, estímulo-resposta, funcionalidade personalizável e compatibilidade com outros sistemas biológicos. Os biomateriais modelo também mostraram sua utilidade para modificar o índice de refração de células humanas e apoiar o crescimento de células-tronco neurais.

Em seu laboratório na Escola de Engenharia Henry Sameuli da UCI, Gorodetsky e seus colaboradores usaram previsões de bioinformática para selecionar uma variante da reflectina, produziu a proteína em bactérias e desenvolveu condições de solução para mantê-la em um estado estável.

Os pesquisadores então usaram uma variedade de ferramentas para análise da proteína e suas soluções, incluindo simulações de dinâmica molecular, espalhamento de raios-X de baixo ângulo, e espectroscopia de ressonância magnética nuclear. Eles também sondaram os conjuntos de proteínas multiméricas montados com técnicas como microscopia de força atômica e microscopia holotomográfica tridimensional. Esses métodos permitiram que a equipe avaliasse uma gama completa de qualidades e propriedades para a variante refletina.

"Por meio de nossas abordagens computacionais e experimentais sinérgicas, fomos capazes de elucidar a estrutura tridimensional da variante da reflectina, estabelecendo assim uma correlação direta entre as características estruturais da proteína e as propriedades ópticas intrínsecas, "disse Gorodetsky." Esta pesquisa pode ser vista como uma valiosa estrutura conceitual para o uso desta classe de proteínas em aplicações de bioengenharia. "

Gorodetsky disse que o trabalho de sua equipe permitirá novas técnicas de processamento de materiais à base de refletina e apontará para novos caminhos para filmes personalizados da proteína em escalas de nano e micrômetro. o que seria benéfico para aplicações biofotônicas e bioeletrônicas, bem como para inspirar o design de materiais poliméricos com recursos sofisticados de dispersão de luz. Ele também disse que a abordagem usada neste projeto pode ajudar a entender melhor os mecanismos que sustentam a capacidade dos cefalópodes de mudar de cor.