Las proteínas ahora se han diseñado en el laboratorio para unirse de la misma manera que las moléculas de ADN se cierran para formar una doble hélice. La técnica, cuyo desarrollo fue dirigido por científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, podría permitir el diseño de nanomáquinas de proteínas que potencialmente pueden ayudar a diagnosticar y tratar enfermedades, permiten la ingeniería más exacta de las células y realizan una amplia variedad de otras tareas.

"Para que funcione cualquier máquina, sus partes deben unirse con precisión, "dijo Zibo Chen, el autor principal del artículo y un estudiante de posgrado en bioquímica de la UW. "Esta técnica te permite diseñar proteínas para que se unan exactamente como quieres".

La investigación se realizó en el Instituto de Diseño de Proteínas de UW Medicine, dirigida por David Baker, profesor de bioquímica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. Los investigadores informan sus hallazgos en la edición del 19 de diciembre de la revista. Naturaleza .

En el pasado, Los investigadores interesados ​​en diseñar nanomáquinas biomoleculares a menudo han utilizado el ADN como componente principal. Esto se debe a que las hebras de ADN se unen y forman enlaces de hidrógeno para crear la doble hélice del ADN, pero solo si sus secuencias son complementarias.

El equipo desarrolló nuevos algoritmos de diseño de proteínas que producen proteínas complementarias que se emparejan con precisión utilizando el mismo lenguaje químico del ADN.

"Este es un avance único en su tipo, ", Dijo Chen." Lo que estamos haciendo es diseñar computacionalmente estas redes de enlaces de hidrógeno para que cada par de proteínas tenga una secuencia complementaria única. Solo hay una forma de que se unan y no reaccionen de forma cruzada con proteínas de otros pares ".

"Diseñar células para realizar nuevas tareas es el futuro de la medicina y la biotecnología, ya sea manipular bacterias para producir energía o limpiar desechos tóxicos o crear células inmunitarias que ataquen los cánceres, "dijo Scott Boyken, otro autor del artículo e investigador postdoctoral en el Institute for Protein Design. "Esta técnica proporciona a los científicos una forma programable de controlar cómo interactúan las máquinas de proteínas, un paso clave para lograr estas nuevas tareas. Hemos abierto una puerta importante al diseño de nanomateriales de proteínas ".

En su estudio, Los investigadores utilizaron un programa informático desarrollado en el laboratorio Baker llamado Rosetta. El programa aprovecha el hecho de que la forma que asumirá una cadena de aminoácidos es impulsada por las fuerzas de atracción y repulsión entre los aminoácidos de la cadena y el fluido en el que está sumergida la cadena. Al calcular la forma que mejor equilibra estas fuerzas para que la cadena alcance su nivel de energía general más bajo, el programa puede predecir la forma que probablemente tomará una determinada cadena de aminoácidos.