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Scienziati scoprono la chiave per il nano assemblaggio

Nanoparticelle in una cellula cancerosa


Scoperto un metodo che permette di installare singole molecole proteiche nel loro sito di funzionamento con precisione nanometrica ottenendo nuove macchine biomolecolari

L'organizzazione della vita ha bisogno di nanostrutture a base di proteine, che a loro volta sono sistemate in maniera precisa per determinare le loro funzioni specifiche. Ricercatori dell'Università Ludwig Maximilian di Monaco di Baviera (LMU) in Germania hanno scoperto un metodo che permette di installare singole molecole proteiche nel loro sito di funzionamento con precisione nanometrica, il risultato è l'assemblaggio di nuove macchine biomolecolari. Questa scoperta è stata presentata sul Journal of the American Chemical Society.

Usando la punta fine del microscopio a forza atomica (AFM), i ricercatori hanno preso singole biomolecole e le hanno depositate in un altro posto con una precisione nanometrica. I ricercatori hanno usato questa tecnica, chiamata "taglia e copia di singole molecole" su molecole di acido deossiribonucleico (DNA). Quello che li ha spinti a usarla sulle proteine è stato il fatto che le macchine molecolari responsabili della maggior parte dei processi biochimici nelle cellule sono composte da proteine e l'assemblaggio controllato di questi dispositivi è uno dei principali obiettivi della nanotecnologia.


Coordinato dal professor Hermann Gaub della LMU, il team ha detto che il suo uso farebbe capire meglio quello che succede dentro le cellule vive e aiuterebbe lo sviluppo, la costruzione e l'uso di nanomacchine su misura. Grazie a questa tecnica, i ricercatori hanno cambiato il metodo, che a loro volta ha permesso loro di spostare le proteine da un luogo di stoccaggio a un luogo specifico con precisione nanometrica.

"In un mezzo liquido a temperatura ambiente, le "condizioni meteorologiche" su nanoscala sono paragonabili a quelle di un uragano," ha detto l'autore principale Mathias Strackharn della LMU. È quindi importante attaccare saldamente e poi tenere in modo sicuro le molecole alla punta dell'AFM quando si spostano nella zona di costruzione.

Secondo i ricercatori, anche le forze che legano le proteine quando sono manipolate e assemblate devono essere abbastanza deboli per assicurare che non vengano danneggiate e devono essere strettamente controllate.

Il team ha raggiunto gli obiettivi dello studio usando un insieme di anticorpi, proteine "a dita di zinco" e ancore di DNA. "Abbiamo dimostrato la fattibilità del metodo portando centinaia di molecole di GFP [proteine verdi fluorescenti] a formare un piccolo omino verde, come la figura dei semafori che segnala ai pedoni che possono attraversare la strada, ma alto appena un paio di micrometri," ha spiegato Strackharn.

Questa tecnica può testare direttamente aspetti funzionali di complesse macchine proteiche, come il modo in cui vari enzimi interagiscono e quanto devono essere vicini per effettuare reazioni accoppiate.

"Se possiamo costruire imitazioni di queste "catene di montaggio enzimatiche" mettendo insieme singole proteine, potremmo forse dare un contributo significativo allo sfruttamento delle fonti di energia rinnovabili," ha detto.

Leggi l'articolo scientifico
Strackharn, M. et al., "Nanoscale arrangement of proteins by single-molecule cut-and-paste", J. Am. Chem. Soc., 2012. doi:10.1021/ja305689r

Fonte: Cordis (18/10/2012)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: nano, proteine
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