Для Института Вашингтонского университета ученых Дизайна Белка, работающих, чтобы изобрести молекулярные инструменты, транспортные средства и устройства для медицины и других областей, геометрия икосаэдра вдохновляющая. Его птица подобная клетке симметрия и просторный интерьер предлагает содержащие груз возможности.Проектировщики белка взяли пример со многих вирусов, которые, по пути к живым клеткам, транспортируют их геномы в защитных двадцатигранных раковинах белка.
Эти пакеты доставки, которые называют вирусными капсулами вируса, сформированы, чтобы быть достаточно жесткими, чтобы противостоять поездке, эффективно использовать кладовку и разбиться, чтобы выпустить их содержание, когда условия правильные.Статья исследователей в научных отчетах о журнале Nature об их вычислительном дизайне и экспериментальном тестировании очень устойчивой двадцатигранной наноклетки белка.Спроектированный на атомном уровне, эта наноклетка может построить себя из биохимических стандартных блоков и информации, закодированной на берегах ДНК.
После отбора дизайна для этой двадцатигранной наноклетки посредством компьютерного моделирования исследователи произвели его у бактерий. Электронная микроскопия получающихся двадцатигранных частиц подтвердила, что они были почти идентичны модели дизайна.Приведением на проекте был Ян Ся, аспирант Вашингтонского университета в биологической физике, структуре и дизайне, и Джейкобе Б. Бэйле, недавнем выпускнике от подводного молекулярного и клеточного доктора философии биологии программа, и теперь исследователь в Arzeda Corporation в Сиэтле.
Ведущими авторами был Нил П. Кинг, переводный следователь в подводном Институте Дизайна Белка, и Дэвид Бейкер, директор Института и подводный преподаватель биохимии. Бейкер – также следователь с Говардом Хьюзом Медицинский Институт.«Способность проектировать белки, которые самособираются в точно указанный, прочный, и высоко заказывают двадцатигранные структуры», написали исследователи, «откроет дверь в новое поколение контейнеров белка со свойствами, изготовленными на заказ для применений интереса».Среди этих заявлений мог бы изготовлять наноразмерные двадцатигранные транспортные средства.
Такое исследование могло бы создать крошечные, подобные космическому кораблю устройства, которые могли заключить в капсулу и поставить методы лечения непосредственно определенным типам клеток, таким как раковые клетки.Разработанный икосаэдр, в то время как крепкий, доказанный демонтировать и повторно собрать себя под определенными условиями окружающей среды. Эта обратимая собственность важна, если это в конечном счете становится частью упаковки, переноса и поставки биохимического полезного груза.Кроме того, гибкость, чтобы изменить эти миниатюрные клетки, исследователи сказали, «должен иметь значительную полезность для целенаправленной доставки лекарственных средств, дизайна вакцины и синтетической биологии».
Недавно разработанный икосаэдр имеет значительно больший внутренний объем, чем ранее разработанные наноклетки других форм, и так мог держать больше груза как молекулярные контейнеры для перевозок.Работая для того конца, исследователи смогли проектировать барьеры для центра каждого из двадцати лиц икосаэдра. Они могли заблокировать молекулы от входа и отъезда клетки.
В будущих повторениях закрытые клетки могли бы быть заполнены, чтобы нести лечение в конкретные виды клетки и затем освободить от обязательств ее.Кроме того, стандартные блоки белка, составляющие клетку, сохраняют свою естественную ферментативную деятельность, которая является способностью ускорить химические реакции. Это предлагает, чтобы возможность нанореакторов, изготовленных на заказ, катализировала определенные биохимические процессы.Наноклетки, кроме того, поддавались генетическим сплавам, чтобы увеличить их свойства.
Например, исследователи создали стандартные свечи для световой микроскопии, добавив флуоресцентный белок к каждой из 60 подъединиц, которые создают икосаэдр. Флуоресцентная интенсивность была пропорциональна количеству этих белков, приложенных к каждой подъединице.
Отличительная форма икосаэдра делает его с готовностью пятнистым маркером.