Proteinski origamiji

Raziskovalna skupina s Kemijskega inštituta v Ljubljani je objavila študijo, v kateri so  predstavili umetno ustvarjene proteine, ki so se sposobni zložiti v kompleksne tridimenzionalne proteinske kletke. Ker se kletke tvorijo z zvijanjem ene verige aminokislin, podobno kot pri origamiju zvijamo papir, so avtorji strukture poimenovali proteinski origami. Svoje odkritje so raziskovalci in raziskovalke objavili v ugledni reviji Nature Biotechnology.  

Oblika in funkcija vseh proteinov je temeljno določena z zaporedjem aminokislin, ki protein gradijo. Že ena sama sprememba aminokisline lahko drastično vpliva na obliko proteina, zaradi česar je gradnja umetnih struktur še toliko bolj zahtevna. Dobro poznavanje, kako določeno zaporedje aminokislin vpliva na zlaganje proteina, je tako prvi nujen pogoj, če želimo oblikovati konstrukcije po lastni volji.

Pri načrtovanju svojih konstrukcij so se avtorji zgledovali po naravnih proteinih. Iz teh se lahko veliko naučimo o tem, kako zaporedje določa strukturo. Ena izmed proteinskih struktur, ki so bile zanimive za namene študije, je struktura alfa vijačnice. Gre za krajše dele proteinov, ki se v ustreznih okoljskih pogojih oblikujejo v spiralo. Zanimiva lastnost nekaterih alfa vijačnic je tudi, da k sebi privlačijo druge vijačnice, vendar le če slednje vsebujejo ustrezne aminokisline. Dve povezani alfa vijačnici si lahko predstavljamo kot skupaj stisnjeni vzmeti, kjer zavoji ene zapolnjujejo prostor med zavoji druge.

Na podlagi pravil sestavljanja naravnih alfa vijačnic so slovenski raziskovalci in raziskovalke ustvarili sintezne vijačnice, ki so se sposobne med sabo selektivno združevati v parih. Z zaporednim vezanjem več vijačnic so avtorji ustvarili stranice načrtovanih konstrukcij, te stranice pa so se zaradi privlaka med sabo nadalje začele združevati ter posledično tudi zvijati in tvoriti proteinske origamije. Postopek si lahko predstavljamo kot zvijanje dolgega kosa vrvi v obliko piramide, kjer se določeni deli vrvi med sabo privlačijo.

Z metodo racionalnega načrtovanja so raziskovalke in raziskovalci uspeli sestaviti oblike tetraedra, štiristrane piramide in trikotne prizme. Pravilnost oblik so preverili z uporabo elektronske mikroskopije in analize z žarki X. Ker so sestavljene oblike votle, avtorji sklepajo, da bi bile njihove konstrukcije primerne za shranjevanje in dostavo zdravil.