Imagen de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de los nanotubos de proteínas. Crédito:Ciencia Química
Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) han construido nanotubos de proteínas a partir de pequeños andamios hechos por reticulación de cristales de proteínas diseñados. El logro podría acelerar el desarrollo de enzimas artificiales, Portadores y sistemas de entrega de tamaño nanométrico para una gran cantidad de aplicaciones biomédicas y biotecnológicas.
Un grupo dirigido por Takafumi Ueno del Departamento de Ingeniería Biomolecular de Tokyo Tech ha desarrollado una forma innovadora de ensamblar proteínas en nanotubos bien ordenados.
Las nanoestructuras proteicas hechas a medida son de gran interés para la investigación, ya que podrían utilizarse para desarrollar catalizadores potentes y muy específicos, sistemas de administración de vacunas y medicamentos dirigidos, y para el diseño de muchos otros biomateriales prometedores.
Los científicos se han enfrentado a desafíos en la construcción de conjuntos de proteínas en solución acuosa debido a las formas desorganizadas en las que las proteínas interactúan libremente en condiciones variables como el pH y la temperatura.
El nuevo método reportado en la revista Ciencia química , supera estos problemas mediante el uso de cristales de proteínas, que sirven como un andamio prometedor para que las proteínas se autoensamblen en las estructuras deseadas. El método tiene cuatro pasos, como se ilustra en Construcción de nanotubos a partir de cristales de proteínas:
El método implicó un proceso de cuatro pasos:1) introducción de residuos de cisteína en la proteína de tipo salvaje; 2) cristalización de la proteína manipulada en una estructura reticular; 3) formación de un cristal reticulado; y 4) disolución del armazón para liberar los nanotubos de proteína. Crédito:Ciencia Química
El sistema de cristal, compuesto por la disposición ordenada de estructuras ensambladas, facilita el control de interacciones químicas precisas de interés mediante la reticulación para estabilizar la estructura de ensamblaje, un logro que no se puede lograr mediante la reticulación de proteínas en solución.
Los investigadores eligieron una proteína natural llamada RubisCO como componente básico para la construcción de nanotubos. Debido a su alta estabilidad, RubisCO pudo mantener su forma, y su estructura cristalina de investigaciones previas lo había recomendado para este estudio.
Utilizando imágenes de microscopía electrónica de transmisión (TEM) en la División de Análisis de Biomateriales de Suzukakedai de Tokyo Tech, el equipo confirmó con éxito la formación de nanotubos de proteínas.
El estudio también demostró que los nanotubos de proteínas podrían conservar su capacidad enzimática.
"Nuestro método de reticulación puede facilitar la formación del armazón cristalino de manera eficiente en la posición deseada (sitios específicos de cisteína) dentro de cada tubo del cristal, "dice Ueno." En la actualidad, desde más de 100, 000 estructuras cristalinas de proteínas se han depositado en el banco de datos de proteínas, nuestro método se puede aplicar a otros cristales de proteínas para la construcción de conjuntos de proteínas supramoleculares, como jaulas, tubos, hojas."
El nanotubo de este estudio se puede utilizar para diversas aplicaciones. El tubo proporciona el entorno para la acumulación de moléculas exógenas que pueden usarse como plataformas de suministro en campos relacionados con la industria farmacéutica. El tubo también puede ser potencial para la catálisis porque el bloque de construcción de la proteína tiene la actividad enzimática en la naturaleza.
