UCLA biokemister har skapat det största proteinet någonsin som självmonteras till en molekylär "bur". Forskningen kan leda till syntetiska vacciner som skyddar människor från influensa, HIV och andra sjukdomar.

I en storlek hundratals gånger mindre än en mänsklig cell, det kan också leda till nya metoder för att leverera läkemedel inuti celler, eller till skapandet av nya nanoskala material.

Proteinsammansättningen, som är formad som en kub, konstruerades från 24 kopior av ett protein designat i laboratoriet hos Todd Yeates, en UCLA -professor i kemi och biokemi. Den är porös - mer än någon annan proteinsammansättning som någonsin skapats - med stora öppningar som skulle göra det möjligt för andra stora proteinmolekyler att komma in och ut.

Forskningen publicerades nyligen online i tidskriften Naturkemi och kommer att visas i en framtida tryckupplaga.

Yeates, studiens seniorförfattare, har försökt bygga komplexa proteinstrukturer som självmonteras sedan han första gången publicerade forskning om självmonterande proteiner 2001. 2012, han och kollegor producerade en självmonterande molekylär bur gjord av 12 proteinbitar kombinerade perfekt som pusselbitar. Nu har de gjort det med 24 stycken, och de försöker för närvarande att utforma en molekylär bur med 60 stycken. Att bygga varje större protein gav nya vetenskapliga utmaningar, men de större storlekarna kan eventuellt bära mer "last".

I princip, dessa molekylära strukturer bör kunna bära last som sedan kan släppas in i cellerna, sa Yeates, som är medlem i UCLA – Department of Energy Institute of Genomics and Proteomics och California NanoSystems Institute vid UCLA.

Yeates forskning finansierades av National Science Foundation och UCLA – DOE Institute of Genomics and Proteomics. Huvudförfattaren var Yen-Ting Lai, som genomförde forskningen som en UCLA -doktorand i Yeates laboratorium och är nu en postdoktor vid Arizona State University.

Molekylkuben är förmodligen för porös för att fungera som en behållare - för medicin, till exempel - inuti en människokropp. "Men designprinciperna för att göra en bur som är mer sluten skulle vara desamma, "Yeates sa, tillägger att det finns sätt att göra buren mindre stabil när den kommer in i en cell, så att den skulle släppa sin last, såsom ett toxin som kan döda en cancercell.

Yeates sa att hans laboratoriums metod också kan leda till produktion av syntetiska vacciner som kan efterlikna vad en cell ser när den är infekterad av ett virus. Vaccinerna skulle framkalla ett starkt svar från kroppens immunsystem och kanske ge bättre skydd mot sjukdomar än traditionella vacciner.

Yeates har inlett ett forskningssamarbete med Peter Kwong, chef för sektorn strukturbiologi vid National Institutes of Health och en nationell ledare inom strukturbiologi av sjukdomsvirus. De kommer att bedriva forskning om att fästa virala antigener till molekylära burar.