Les scientifiques construisent souvent de nouvelles molécules de protéines en enchaînant des groupes d'acides aminés. Ces chaînes d'acides aminés, appelés polypeptides, sont les éléments constitutifs nécessaires au développement de médicaments et à la création de nouveaux biomatériaux.

Le processus de construction des polypeptides est difficile, toutefois. Les chercheurs rapportent qu'ils ont développé un système plus rapide, méthode plus simple et moins coûteuse pour fabriquer de nouveaux polypeptides que ce qui était auparavant disponible. La nouvelle approche utilise un processus rationalisé qui purifie les précurseurs d'acides aminés et construit les polypeptides en même temps, contrairement aux méthodes précédentes dans lesquelles les processus étaient séparés, laborieux et chronophage.

Traditionnellement, faire des chaînes polypeptidiques a été un processus très compliqué, a déclaré Jianjun Cheng, professeur de science des matériaux et d'ingénierie à l'Université de l'Illinois, qui a dirigé la nouvelle recherche. Synthétiser et purifier les précurseurs d'acides aminés, à savoir le N-carboxyanhydride, ou ANC, nécessite des jours d'efforts fastidieux, et la construction des chaînes polypeptidiques prend des heures voire des jours, il a dit.

"Le domaine n'a jamais grandi, en partie parce que la synthèse de polypeptides est si compliquée, " a déclaré Cheng. " NCA a beaucoup d'impuretés qui sont difficiles à éliminer. Jusqu'à maintenant, la synthèse de polypeptides de haute qualité nécessitait des NCA ultrapurs."

Dans les cellules biologiques, des enzymes appelées ribozymes unissent les acides aminés pour former des protéines, dit Cheng. Ce processus se déroule en présence d'eau, sel et de nombreuses autres molécules. Reproduire ce procédé en laboratoire est très difficile, toutefois. Les méthodes actuelles exigent que les chercheurs utilisent des molécules de NCA purifiées et construisent les chaînes dans un environnement sans eau.

Cheng et ses collègues se sont inspirés des ribozymes, qui excellent à fabriquer rapidement des chaînes d'acides aminés tout en les isolant de l'environnement cellulaire. L'équipe a développé un système qui imite la fonction du ribozyme, construire rapidement les chaînes d'acides aminés tout en éliminant toutes les molécules qui pourraient contaminer le système. Cela permet aux chercheurs de construire les chaînes souhaitées avec des ACN qui ne sont pas pures.

"C'est la première fois depuis la découverte de la molécule NCA en 1906 que nous sommes capables de construire de longues chaînes à l'aide de NCA non purifié, " dit Cheng.

"J'ai travaillé sur la purification du NCA pendant plusieurs années et j'ai trouvé cela très douloureux, parce que le processus nécessitait des conditions sans eau et était techniquement difficile, " a déclaré le chercheur postdoctoral Ziyuan Song, un membre du laboratoire de Cheng. "C'est pourquoi il n'y a pas beaucoup de groupes de recherche travaillant dans ce domaine. Avec cette méthode, nous pouvons amener plus de personnes à nous rejoindre et trouver plus de candidatures."

La méthode peut être utilisée en chimie, biologie et industrie, où les chaînes protéiques sont couramment utilisées comme éléments constitutifs pour l'assemblage de molécules utiles, dit le chercheur.

"Précédemment, le domaine nécessitait des chimistes spécialisés comme nous pour fabriquer ces blocs de construction, " a déclaré Cheng. "Notre nouveau protocole permet à toute personne ayant des compétences de base en chimie de construire les polypeptides souhaités en quelques heures."

Les chercheurs étudient comment étendre le processus et explorer la gamme complète d'applications chimiques et biologiques que permet la nouvelle approche.

Les chercheurs rapportent leurs découvertes dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .