Les protéines de conception forment des fils et des réseaux sur la surface minérale
Des chercheurs ont créé des protéines synthétiques, représenté en orange, qui forment des structures en nid d'abeille sur la surface atomique du mica, montré ici comme des sphères bronzées. Crédit :PNNL
Le but de la recherche, publié le 11 juillet dans la revue La nature , était de concevoir des protéines artificielles pour qu'elles s'auto-assemblent sur une surface cristalline en créant une correspondance exacte entre le modèle d'acides aminés dans la protéine et les atomes du cristal. La possibilité de programmer ces interactions pourrait permettre la conception de nouveaux matériaux biomimétiques avec des couleurs personnalisées, réactivité chimique ou propriétés mécaniques, ou pour servir d'échafaudage à des filtres nanométriques, cellules solaires ou circuits électroniques.
"La biologie a une incroyable capacité à organiser la matière de l'échelle atomique jusqu'aux baleines bleues, " a déclaré le co-premier auteur Harley Pyles, un étudiant diplômé à l'Institute for Protein Design de l'UW Medicine. "Maintenant, en utilisant la conception de protéines, nous pouvons créer de toutes nouvelles biomolécules qui s'assemblent à l'échelle de l'atome jusqu'au millimètre. Dans ce cas, le mica, un cristal naturel, agit comme une grande plaque de base Lego sur laquelle nous assemblons de nouvelles architectures de protéines. »
La conception des nouvelles molécules de liaison minérale a été inspirée par des protéines qui interagissent avec la glace. A l'échelle moléculaire, la glace est plate et contient un motif atomiquement précis de molécules d'eau rigides. Dans la nature, les protéines correspondent à ces schémas pour leur permettre de coller à la glace.
L'équipe a utilisé la conception moléculaire informatique pour concevoir de nouvelles protéines avec des modèles personnalisés de charge électrique sur leurs surfaces, comme s'il s'agissait de blocs Lego de taille nanométrique parfaitement adaptés à la plaque de base en mica. Des gènes synthétiques codant pour ces protéines de conception ont été placés à l'intérieur de bactéries, qui a ensuite produit en masse les protéines en laboratoire.
Les chercheurs ont découvert que différentes conceptions formaient des motifs différents sur la surface du mica. En redessinant des parties des protéines, l'équipe a pu produire des réseaux en nid d'abeilles dans lesquels ils pouvaient ajuster numériquement les diamètres des pores de quelques nanomètres seulement, qui correspond à peu près à la largeur d'une seule molécule d'ADN à double hélice.
