Des chercheurs japonais ont conçu les premiers peptides conçus de manière ascendante, comprenant des chaînes d'acides aminés, qui peuvent former des nanopores artificiels pour identifier et permettre le tri moléculaire unique du matériel génétique dans une membrane lipidique.

Les nanopores biologiques sont généralement des canaux constitués de protéines porogènes, capables de détecter des molécules spécifiques, mais ces canaux naturels sont difficiles à identifier, ce qui limite les applications proposées dans le séquençage rapide et peu coûteux de l'ADN, la détection de petites molécules, etc.

"La détection des nanopores est un outil puissant pour la détection d'une seule molécule sans étiquette", a déclaré l'auteur correspondant Ryuji Kawano, professeur à l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo (TUAT) au Japon. "C'est la première fois que l'ADN et les polypeptides sont détectés à l'aide d'un nanopore conçu de novo."

Ils ont publié leurs découvertes le 22 novembre dans Nature Nanotechnology .

Les nanopores conçus de novo sont construits "à partir de zéro", selon Kawano, et ont le potentiel d'imiter les protéines naturelles et leur capacité à détecter des protéines spécifiques. Fondamentalement, a déclaré Kawano, ils peuvent également être conçus pour agir comme des machines moléculaires artificielles capables de détecter une gamme beaucoup plus large de molécules, ce qui peut aider à élucider le lien entre la structure et la fonction des protéines cibles.

"La structure repliée des protéines est déterminée par leur séquence polypeptidique linéaire et donne lieu à une fonctionnalité protéique spécifique", a déclaré Kawano, notant que toutes les protéines ont une structure et une taille uniques. "La structure primaire unique est le résultat d'une évolution structurelle telle que la mutation et la sélection de résidus d'acides aminés au fil du temps. Révéler la relation entre cette information primaire et la structure des protéines est l'un des objectifs ultimes de la science."

Pour développer de grands nanopores synthétiques capables de mieux détecter et identifier des molécules pour des applications pratiques, Kawano et l'équipe ont conçu un peptide appelé SV28. Avec deux bras d'acides aminés pliés à angle aigu et des charges spécifiques à l'extrémité, l'orientation du peptide en forme d'épingle à cheveux peut être contrôlée avec précision en appliquant une tension. Le peptide peut s'assembler pour former des structures de nanopores dont la taille varie de 1,7 à 6,3 nanomètres, adaptées à la détection de molécules d'ADN.

Les chercheurs ont également modifié le SV28 en ajoutant une mutation qui provoque la flexion et la torsion de la structure peptidique de manière spécifique. Le peptide résultant a formé des pores uniformément dispersés de 1,7 nanomètres chacun, capables de détecter une seule chaîne polypeptidique ou la moitié d'une protéine.

Cette réalisation pourrait être appliquée pour faciliter la compréhension de la relation entre la structure et la fonction des protéines.

Pour les prochaines étapes, l'équipe prévoit de concevoir divers peptides et protéines pour construire différents types de nanopores pour faciliter le séquençage des peptides, fonctionner comme des robots moléculaires, etc. + Explorer plus loin

Scanner une seule protéine, un acide aminé à la fois