(Phys.org) – Forskare vid University of Washington i Seattle och University of California, Los Angeles (UCLA) har utvecklat en beräkningsmetod för att designa specialiserade proteiner som sätter sig själva för att bilda nanopartikelburar som kan användas för att leverera läkemedel till tumörer och andra sjukdomsställen. Publicerad i tidskriften Science, denna forskning kan användas för att skapa nanopartikelburar från valfritt antal olika proteiner, med potentiella tillämpningar inom medicin och molekylärbiologi.

UCLA-utredaren David Yeates ledde denna studie. Han och hans kollegor använde datormodeller för att identifiera två proteiner som kunde kombineras för att bilda perfekt formade tredimensionella pusselbitar. Tolv av dessa specialiserade bitar passar ihop för att skapa en molekylär bur bara en bråkdel av storleken på ett virus.

De specifikt designade proteinerna griper in i varandra för att bilda ett ihåligt gitter som skulle kunna fungera som ett kärl för läkemedelstillförsel. I princip, det skulle vara möjligt att fästa en igenkänningssekvens för cancerceller på utsidan av buren tillsammans med ett kemoterapeutiskt medel. Som för närvarande utformad, de sammansatta proteinburarna är tillräckligt porösa för att ett läkemedel som placeras inuti sannolikt skulle läcka ut under leveransprocessen. Utredarna genomför nu datormodelleringsstudier för att designa en ny molekylär bur med en inredning som kommer att bli bättre tätad.

I en andra artikel som också publicerades i Science, Dr Yeates och University of Washington kollega David Baker beskriver hur de skapade liknande designade molekylära burar med flera kopior av samma protein som byggstenar. Forskarna kontrollerar formen på buren genom att beräkna sekvensen av aminosyror som är nödvändiga för att länka samman proteinerna i rätt vinklar. Denna alternativa metod representerar ett mer mångsidigt tillvägagångssätt i teorin eftersom det bara kräver en typ av protein för att bilda en struktur, sa Dr Yeates.

Detta arbete beskrivs i två artiklar med titeln, "Struktur av en 16-nm bur designad med användning av proteinoligomerer, " och "Beräkningsdesign av självmonterande proteinnanomaterial med noggrannhet på atomnivå." Sammandrag av dessa artiklar finns tillgängliga på tidskriftens webbplats.