Los científicos de la Universidad de Leeds han desarrollado un enfoque que podría ayudar en el diseño de una nueva generación de biomateriales sintéticos hechos de proteínas.

Los biomateriales podrían eventualmente tener aplicaciones en la reparación de articulaciones o cicatrización de heridas, así como en otros campos de la salud y la producción de alimentos.

Pero uno de los desafíos fundamentales es controlar y ajustar la forma en que los bloques de construcción de proteínas se ensamblan en redes de proteínas complejas que forman la base de los biomateriales.

Los científicos de Leeds están investigando cómo los cambios en la estructura y la mecánica de los bloques de construcción de proteínas individuales (cambios en la nanoescala) pueden alterar la estructura y la mecánica del biomaterial a un nivel macro mientras se preserva la función biológica de la red de proteínas.

En un artículo publicado por la revista científica ACS Nano , los investigadores informan que pudieron alterar la estructura de una red de proteínas al eliminar un enlace químico específico en los componentes básicos de las proteínas. Llamaron a estos enlaces las "proteínas básicas".

Con las proteínas básicas eliminadas, las moléculas de proteína individuales se despliegan más fácilmente cuando se conectan y ensamblan en una red. Esto dio como resultado una red con regiones de proteína plegada conectadas por regiones que contienen la proteína desplegada, lo que da como resultado propiedades mecánicas muy diferentes para el biomaterial.

Profesora Lorna Dougan, de la Escuela de Física y Astronomía de Leeds, quien supervisó la investigación, dijo:"Las proteínas exhiben propiedades funcionales asombrosas. Queremos entender cómo podemos explotar esta funcionalidad biológica diversa en materiales que usan proteínas como bloques de construcción".

"Pero para hacer eso, necesitamos entender cómo los cambios a nanoescala, a nivel de moléculas individuales, altera la estructura y el comportamiento de la proteína a un nivel macro ".

Dr. Matt Hughes, también de la Facultad de Física y Astronomía y autor principal del artículo, dijo:"El control de la capacidad de desarrollo del bloque de construcción de proteínas mediante la eliminación de las" proteínas básicas "dio como resultado arquitecturas de red significativamente diferentes con un comportamiento mecánico marcadamente diferente y esto demuestra que el desarrollo del bloque de construcción de proteínas juega un papel definitorio en la arquitectura de las redes de proteínas y la mecánica posterior ".

Los investigadores utilizaron las instalaciones del Centro Astbury de Biología Molecular Estructural y la Escuela de Física y Astronomía en Leeds y las instalaciones de ISIS Neutron Muon Source en el Laboratorio STFC Rutherford Appleton en Oxfordshire. Usando haces de neutrones, les permitió identificar cambios críticos en la estructura de la red de proteínas cuando se eliminaron los nanograpas.

Junto con el trabajo experimental, Dr. Ben Hanson, investigador asociado en la Facultad de Física y Astronomía de Leeds, modeló los cambios estructurales que se estaban produciendo. Descubrió que era específicamente el acto de despliegue de proteínas durante la formación de la red, eso fue crucial para definir la arquitectura de red de los hidrogeles de proteínas.

El profesor Dougan agregó:"La capacidad de cambiar las propiedades a nanoescala de los bloques de construcción de proteínas, desde un rígido, estado plegado a un flexible, estado desplegado, proporciona una ruta poderosa para crear biomateriales funcionales con arquitectura y mecánica controlable ".