Дизайн самособирающихся белковых наномашин становится ближе к реальности
Разработан новый вычислительный метод, который может стать важным шагом на пути к созданию белковых наномашин с заданными формами и функциями для решения современных задач.
Метод и достижения:
- В основе метода — программный пакет Rosetta для макромолекулярного моделирования.
- Новое программное обеспечение позволяет проектировать наноматериалы из множества копий различных белковых субъединиц, которые самостоятельно собираются в симметричные структуры более высокого порядка.
- Учёные создали пять новых белковых наноматериалов в форме клетки, состоящих из 24 субъединиц. Полученные структуры практически идеально совпали с компьютерными моделями.
Как это работает:
Метод кодирует в парах аминокислотных последовательностей информацию, необходимую для управления молекулярной сборкой через белок-белковые взаимодействия. Эти взаимодействия не только обеспечивают энергию для процесса сборки, но и точно ориентируют пары белковых «строительных блоков» с геометрией, требуемой для получения заданных симметричных архитектур.
Потенциальные применения:
- Таргетная доставка лекарств: Создание наноконтейнеров для упаковки химиотерапевтических препаратов и их доставки непосредственно в опухолевые клетки, что позволит избежать побочных эффектов.
- Разработка вакцин: Создание «наноприманок» с повторяющимися симметричными паттернами для тренировки иммунной системы атаковать определённые патогены.
- Энергетика: Разработка новых технологий в области чистой энергии.
- Плазмоника: Манипулирование электромагнитными сигналами.
Перспективы:
- Комбинирование двух типов симметричных элементов теоретически позволяет создавать широкий спектр форм: кубические точечные группы, спирали, слои и кристаллы.
- Контроль над геометрией взаимодействия открывает путь к дизайну двухкомпонентных наноматериалов с разнообразными наноразмерными особенностями (поверхности, поры, внутренние объёмы).
- В будущем возможно создание более сложных динамичных структур из нескольких компонентов, которые будут имитировать или превосходить функциональность природных белковых комплексов.