Investigadores de una colaboración internacional han logrado crear una "jaula de proteínas", una estructura a nanoescala que podría usarse para administrar medicamentos a lugares específicos del cuerpo. y que se puede montar y desmontar fácilmente, pero también resiste la ebullición y otras condiciones extremas. Lo hicieron explorando geometrías que no se encuentran en la naturaleza que recuerdan las "geometrías paradójicas" que se encuentran en el arte islámico.

Los jugadores de juegos de rol, al menos aquellos que jugaban antes de la era digital, son conscientes de que existen restricciones que rigen la forma de los dados; intenta hacer un dado de seis lados reemplazando las caras cuadradas con triángulos, y te quedarás con algo horriblemente distorsionado y ciertamente no justo. Esto se debe a que existen reglas geométricas estrictas que rigen el ensamblaje de las llamadas isoedras. En naturaleza, Las estructuras isoédricas se encuentran a nivel nano. Por lo general, está hecho de muchas subunidades de proteínas y tiene un interior hueco, estas jaulas de proteínas llevan a cabo muchas tareas importantes. Los ejemplos más famosos son los virus que utilizan jaulas de proteínas como portadores de material genético viral en las células huésped.

Biólogos sintéticos, por su parte, están interesados ​​en fabricar jaulas de proteínas artificiales con la esperanza de conferirles propiedades útiles y novedosas. Hay dos desafíos para lograr este objetivo. El primero es el problema de la geometría:algunas proteínas candidatas pueden tener una gran utilidad potencial, pero se descartan automáticamente porque tienen la forma incorrecta para ensamblar en jaulas. El segundo problema es la complejidad:la mayoría de las interacciones proteína-proteína están mediadas por redes complejas de enlaces químicos débiles que son muy difíciles de diseñar desde cero.

La nueva investigación comenzó en la Unidad de Investigación de la Iniciativa Heddle en RIKEN en Japón y se trasladó al Centro de Biotecnología Malopolska, Universidad Jagellónica de Polonia. Los investigadores encontraron una forma de resolver ambos problemas. "Pudimos reemplazar las complejas interacciones entre proteínas con 'grapas' simples basadas en la coordinación de átomos de oro individuales, "explica el profesor Jonathan Heddle, el autor principal de la investigación. "Esto simplifica el problema de diseño y nos permite imbuir las jaulas con nuevas propiedades como el montaje y desmontaje bajo demanda".

Los investigadores también encontraron una forma de sortear el problema geométrico:"Los componentes básicos de nuestra jaula de proteínas son anillos de 11 miembros". dice Ali Malay, el primer autor del artículo, quien se encuentra actualmente en el Centro RIKEN para la Ciencia de los Recursos Sostenibles. "Matemáticamente hablando, se debe prohibir que tales formas formen poliedros simétricos ". los investigadores encontraron que debido a la flexibilidad inherente, Los complejos de proteínas pueden lograr construcciones sin precedentes basadas en coincidencias geométricas casi perfectas. "Previamente, proteínas que se ignoraron porque tenían la forma 'incorrecta' ahora se pueden considerar, "dice malayo.

Las implicaciones del trabajo son de gran alcance. "Lo que nosotros, junto a nuestros colaboradores, han encontrado, es simplemente el primer paso, "dice Heddle, quien espera que el trabajo se pueda ampliar aún más para producir jaulas con nuevas estructuras y nuevas capacidades y también se investigue para aplicaciones potenciales, particularmente en la administración de medicamentos.

El estudio se publica en Naturaleza .