Les protéines ont maintenant été conçues en laboratoire pour s'assembler de la même manière que les molécules d'ADN s'enroulent pour former une double hélice. La technique, dont le développement a été dirigé par des scientifiques de la faculté de médecine de l'Université de Washington, pourrait permettre la conception de nanomachines à protéines qui peuvent potentiellement aider à diagnostiquer et à traiter des maladies, permettre l'ingénierie plus précise des cellules et effectuer une grande variété d'autres tâches.

"Pour qu'une machine fonctionne, ses parties doivent s'assembler précisément, " dit Zibo Chen, l'auteur principal de l'article et un étudiant diplômé de l'UW en biochimie. "Cette technique vous permet de concevoir des protéines afin qu'elles s'assemblent exactement comme vous le souhaitez."

La recherche a été réalisée à l'Institute of Protein Design de UW Medicine, réalisé par David Baker, professeur de biochimie à la faculté de médecine de l'Université de Washington et chercheur au Howard Hughes Medical Institute. Les chercheurs rapportent leurs découvertes dans le numéro du 19 décembre de la revue La nature .

Autrefois, les chercheurs intéressés par la conception de nanomachines biomoléculaires ont souvent utilisé l'ADN comme composant majeur. C'est parce que les brins d'ADN se réunissent et forment des liaisons hydrogène pour créer la double hélice de l'ADN, mais seulement si leurs séquences sont complémentaires.

L'équipe a développé de nouveaux algorithmes de conception de protéines qui produisent des protéines complémentaires qui s'apparient précisément les unes aux autres en utilisant le même langage chimique de l'ADN.

"Il s'agit d'une percée unique en son genre, " a déclaré Chen. " Ce que nous faisons, c'est concevoir par ordinateur ces réseaux de liaisons hydrogène de sorte que chaque paire de protéines ait une séquence complémentaire unique. Il n'y a qu'une seule façon pour eux de se réunir et ils ne réagissent pas de manière croisée avec les protéines d'autres paires."

« L'ingénierie des cellules pour effectuer de nouvelles tâches est l'avenir de la médecine et de la biotechnologie, qu'il s'agisse de concevoir des bactéries pour produire de l'énergie ou de nettoyer des déchets toxiques ou de créer des cellules immunitaires qui attaquent les cancers, " a déclaré Scott Boyken, autre auteur de l'article et chercheur postdoctoral à l'Institute for Protein Design. « Cette technique fournit aux scientifiques un moyen programmable de contrôler la façon dont les machines à protéines interagissent, une étape clé vers la réalisation de ces nouvelles tâches. Nous avons ouvert une porte majeure à la conception de nanomatériaux protéiques. »

Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé un programme informatique développé dans le laboratoire Baker appelé Rosetta. Le programme tire parti du fait que la forme que prendra une chaîne d'acides aminés est déterminée par les forces d'attraction et de répulsion entre les acides aminés de la chaîne et le fluide dans lequel la chaîne est immergée. En calculant la forme qui équilibre au mieux ces forces pour que la chaîne atteigne son niveau d'énergie global le plus bas, le programme peut prédire la forme que prendra probablement une chaîne d'acides aminés donnée.