Forskare vid Institute of Biotechnology and Biomedicine (IBB-UAB) har genererat fyra peptider, molekyler mindre än proteiner, kan självmonteras på ett kontrollerat sätt för att bilda nanomaterial. Forskningen, publicerad i tidningen ACS Nano , genomfördes av Salvador Ventura, Marta Díaz Caballero och Susanna Navarro (IBB-UAB), och inkluderade samarbetet mellan Isabel Fuentes och Francesc Teixidor (Institute of Materials Science of Barcelona, ICMAB-CSIC).

De nya molekylerna bildas av en kedja med sju aminosyror, som alla består av endast två aminosyror, på så sätt påskyndar och minskar kostnaden för att skapa funktionella syntetiska amyloidstrukturer för att generera nanomaterial för biomedicin och nanoteknik.

Inom bioteknik, att generera funktionella syntetiska amyloidstrukturer för att bilda nanostrukturer genom att imitera den naturliga generationsprocessen är inte nytt. Sammansättningen av proteiner till stabila fibrer gör det möjligt att skapa supramolekylära former som inget isolerat protein kan skapa, och som används som nanoledare, solcellsstrukturer, biosensorer och katalysatorer.

Ganska nyligen, forskare började syntetisera prions proteinsekvenser för att bilda nanomaterial. Intresset för dessa sekvenser ligger i det faktum att proteinerna samlas på ett långsammare och mer kontrollerat sätt, bildar högordnat, icke -toxiska nanostrukturer. Dock, det faktum att sekvensen är så lång, med över 150 aminosyror, gör det mycket svårt och dyrt att syntetisera.

"Vi har visat att en adekvat design kan göra att storleken på syntetiska prionsekvenser kan reduceras till endast 7 aminosyror, samtidigt som samma egenskaper bevaras. De fyra peptider vi har tillverkat är de kortaste strukturerna av denna typ som skapats hittills, och kan bilda stabila fibrillaggregat, "säger Salvador Ventura, forskare vid IBB och UAB Institutionen för biokemi och molekylärbiologi.

I studien, forskarna verifierade stabiliteten och funktionen hos de fyra tillverkade peptiderna. De byggde ett av de mest nedbrytningsbeständiga biologiska nanomaterial som hittills beskrivits, nanokablar täckta med silver som kan fungera som elektriska nanoledare och fibrillära mini -enzymer som kan fungera som katalysatorer vid bildandet av organiska nanomaterial.

De nya molekylerna har många tillämpningar, men forskarna syftar till att fokusera på "generering av elektriska nanokonduktorer och utnyttja kunskapen om amyloidstrukturen för att generera syntetiska fibrer som kan vara katalysatorer för nya kemiska reaktioner. Det slutliga målet är att generera hybridpeptid-oorganiska material som kan gör komplexa reaktioner, som de som skapas av växts fotosystem, "påpekar IBB -forskaren.

Prion -domäner, i sakens hjärta

För att generera nya peptider, IBB -forskare baserade sitt arbete på specifika sekvenser av prionproteiner, känd som priondomäner (PrD). "Vi studerade vilka aminosyror som är vanligare och hur de fördelas i dessa regioner, visar att endast 4 olika typer av aminosyror fördelade på ett specifikt sätt och alltid kombinerat med en femte typ av aminosyra är tillräckligt för att få den fullständiga koden som behövs för att bilda syntetiska prionfibrer. Faktiskt, var och en av de heptapeptider (mini-PrD) som utformats innehåller endast två olika typer av aminosyror, säger Salvador Ventura.

Studien visar samlingsförmågan hos mini-PrD:er till högordnade nanostrukturer, en process som anses vara omöjlig med tanke på den stora närvaron av polära aminosyror. De resulterande peptiderna är mer polära än någon annan peptid av liknande storlek som hittills använts för att bilda syntetiska amyloider; detta, till exempel, tillåter dem att fungera under samma förhållanden som naturliga enzymer.

Denna studie har hjälpt forskare från gruppen IBB Protein Folding and Conformational Diseases, regisserad av Dr. Ventura, att öppna en ny forskningslinje med fokus på design av nanomaterial.

"Vi har aldrig arbetat med nanoteknik, men samtidigt har vi alltid haft det nära, eftersom vår styrka ligger i kunskapen om den molekylära mekanismen för proteinsamling till amyloidstrukturer. Under lång tid har vi arbetat med att skapa strategier för att undvika detta fenomen vid neurodegenerativa sjukdomar. Denna kunskap har gjort det möjligt för oss att designa nya molekyler som vi nu föreslår för tillverkning av nya nanomaterial, "Dr Ventura avslutar.