Новый наноразмерный белковый контейнер может привести к созданию синтетических вакцин и методов доставки лекарств

Биохимики из UCLA создали самый крупный на сегодняшний день белок, способный к самосборке в молекулярную «клетку». Это исследование может привести к созданию синтетических вакцин для защиты от гриппа, ВИЧ и других заболеваний.

Размер этой структуры в сотни раз меньше человеческой клетки. Она также может привести к разработке новых методов доставки лекарств внутрь клеток или к созданию новых наноразмерных материалов.

Белковая сборка имеет форму куба и была сконструирована из 24 копий белка, разработанного в лаборатории Тодда Йитса, профессора химии и биохимии UCLA. Она пористая — больше, чем любая другая созданная ранее белковая сборка, — с крупными отверстиями, позволяющими другим большим белковым молекулам входить и выходить.

Исследование недавно было опубликовано онлайн в журнале Nature Chemistry и появится в будущем печатном издании.

Йитс, старший автор исследования, стремится создавать сложные белковые структуры, способные к самосборке, с 2001 года, когда он впервые опубликовал работу на эту тему. В 2012 году он с коллегами создал самособирающуюся молекулярную клетку из 12 белковых частей, идеально соединившихся, как части пазла. Теперь они сделали это с 24 частями и в настоящее время пытаются разработать молекулярную клетку из 60 частей. Создание каждой более крупной структуры представляло новые научные задачи, но большие размеры потенциально могут нести больше «груза».

В принципе, эти молекулярные структуры должны быть способны нести груз, который затем может высвобождаться внутри клеток, сказал Йитс, который является членом UCLA–Department of Energy Institute of Genomics and Proteomics и California NanoSystems Institute at UCLA.

Исследование Йитса финансировалось Национальным научным фондом и UCLA–DOE Institute of Genomics and Proteomics. Ведущим автором был Йен-Тинг Лай, который проводил исследование в качестве аспиранта в лаборатории Йитса в UCLA, а сейчас является постдокторантом в Университете штата Аризона.

Созданный молекулярный куб, вероятно, слишком порист, чтобы служить контейнером для лекарств внутри человеческого тела. «Но принципы проектирования клетки, которая была бы более закрытой, были бы теми же», — сказал Йитс, добавив, что существуют способы сделать клетку менее стабильной при попадании в клетку, чтобы она высвобождала свой груз, например, токсин, который мог бы убить раковую клетку.

Йитс заявил, что метод его лаборатории также может привести к производству синтетических вакцин, которые имитировали бы то, что видит клетка при заражении вирусом. Такие вакцины вызвали бы сильный ответ иммунной системы организма и, возможно, обеспечили бы лучшую защиту от болезней, чем традиционные вакцины.

Йитс начал исследовательское сотрудничество с Питером Квонгом, руководителем отдела структурной биологии Национальных институтов здравоохранения и ведущим специалистом в области структурной биологии вирусов заболеваний. Они будут проводить исследования по присоединению вирусных антигенов к молекулярным клеткам.