Forskare från A*STARs Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) har framgångsrikt utvecklat en unik familj av porbildande monopeptider baserade på en enda aminosyra. Andra porbildande peptider består vanligtvis av upp till femtio aminosyror. Forskargruppen, leds av IBN-teamledaren och huvudforskaren Dr Huaqiang Zeng, har skapat ett nytt paradigm för effektiv transport av viktiga joner över cellmembran. Detta har potential att ta itu med sjukdomar där denna typ av jontransport inte fungerar, såsom cystisk fibros.

Porbildande peptider bildar kanaler genom cellulära membran för transport av joner såsom klorider och jodider in och ut ur en cell. Bildandet av dessa kanaler är avgörande för den exakta regleringen av våra kroppars fysiologiska processer, cellulära försvar och immunsvar. Patienter med cystisk fibros lider av en defekt gen som minskar transporten av sådana joner, därmed uttorka slemlagret i lungorna. Detta resulterar i en uppbyggnad av tjockt och trögflytande slem som orsakar andningssvårigheter.

IBN-forskarna fokuserade på att studera artificiella porbildande monopeptider baserade på en enda aminosyra. Dessa kan bilda kanaler med porstorlekar mindre än 1,0 nm i diameter, samtidigt som de förblir kapabla att transportera negativt laddade joner, inklusive klorid, effektivt över membranet. Att designa konstgjorda jonkanaler är ett område av ökande intresse, särskilt kanaler som kan självmontera på ett kontrollerat sätt från enkla molekylära prekursorer. Många nuvarande system använder komplexa, komponenter med hög molekylvikt, vilket i hög grad begränsar deras potential för framtida terapeutiska tillämpningar. Detta unika genombrott är ett av de mest spännande framstegen inom området för artificiella jonkanaler under de senaste åren. Det ger möjligheter att designa nya små molekylbaserade konstgjorda jonkanaler som kan resultera i bättre terapier för jonkanaldysfunktioner, och antibakteriella eller anticancermedel.

Dr Ichiro Hirao, Täcker verkställande direktör för IBN, sa, "IBN-forskargruppen studerade ursprungligen jontransporterande molekyler utformade för att fungera som gelatorer för att smälta oljeutsläpp i vatten. Genom detta, de upptäckte att en av gelatorerna var av betydande toxicitet, vilket får dem att undersöka om molekylen kan självmontera till en porliknande struktur i cellmembranet och orsaka en obalans av joner. Denna hypotes visade sig vara sann och ledde till en helt ny princip för molekylär design av jonkanaler."

Forskningsresultaten publicerades i Journal of the American Chemical Society den 21 juni 2018.