Une équipe de recherche collaborative basée au Japon a conçu de nouvelles protéines qui peuvent s'auto-assembler dans les structures complexes sous-jacentes aux organismes biologiques, jeter les bases d'applications de pointe en biotechnologie. Les chercheurs ont créé et développé les protéines avec une fonction spécifique, et leur méthode révèle une possibilité que certaines fonctions protéiques puissent être créées à la demande.

Les scientifiques ont publié leurs résultats le 24 avril dans La biologie de synthèse , une revue à comité de lecture publiée par l'American Chemical Society (ACS).

"Tous les organismes contiennent des biomolécules qui s'auto-assemblent, y compris des protéines, acides nucléiques, sucres, et lipides, " écrit Ryoichi Arai dans l'article. Arai est le chef du département des complexes supramoléculaires du Centre de recherche sur le dynamisme fongique et microbien de l'Université de Shinshu au Japon. " La capacité de concevoir et de contrôler de tels assemblages est un objectif central de l'ingénierie biomoléculaire, nanobiotechnologie, et la biologie synthétique.

Arai et son équipe ont développé une protéine artificielle simple et stable, appelé WA20, en 2012. D'ici 2015, les chercheurs ont progressé vers des blocs de nanoconstruction de protéines (PN-Blocks), qui utilisent WA20 pour s'auto-assembler en plusieurs nanostructures. Les chercheurs se sont appuyés sur ce succès pour développer des PN-Blocks d'extension, qui relient les protéines WA20 entre elles pour produire des complexes protéiques en forme de chaîne et encore plus de nanostructures.

"La conception et la construction de blocs PN auto-assemblés est une stratégie utile - ils sont comme des blocs LEGO, " Araï a dit, se référant aux blocs de jouets en plastique qui peuvent être construits dans des structures très différentes malgré le peu de variation individuelle.

Les scientifiques ont lié deux protéines WA20 en tandem (ePN-Block), créer des structures oligomères. Un autre PN-Block (sPN-Block) est intervenu, affectant les structures pour être différentes, complexes en chaîne variés à la demande. Les complexes de nanostructures supramoléculaires ont été obtenus en introduisant un ion métallique, qui a déclenché le processus par un auto-assemblage supplémentaire.

Les chercheurs prévoient de créer une variété de nanostructures complexes stables et fonctionnelles grâce à la combinaison de PN-Blocks. Le potentiel des PN-Blocks a été encore augmenté maintenant que davantage de complexes peuvent évoluer à l'aide d'ions métalliques.

"Ces résultats démontrent que la stratégie PN-Block est une stratégie utile et systématique pour construire de nouvelles nano-architectures, " Araï a dit, notant que la capacité de construire de nouveaux complexes est particulièrement importante en biotechnologie et en biologie synthétique.

La prochaine étape consiste à développer davantage les nanostructures pour contribuer au développement de nanobiomatériaux, qui pourrait être utilisé comme système d'administration de médicaments ou pour créer des protéines utiles pour la recherche biopharmaceutique, comme les vaccins artificiels, d'une manière respectueuse de l'environnement.