Wetenschap
Onderzoek naar eiwitassemblage toont aan dat moleculaire worp van de dobbelstenen winnende combinaties oplevert
Australische onderzoekers hebben licht geworpen op de vormveranderende mogelijkheden van eiwitassemblages, met resultaten die een revolutie teweeg kunnen brengen op het gebied van bioproductie tot vaccinontwikkeling.
Onderzoek onder leiding van Dr. Taylor Szyszka van de Universiteit van Sydney en Dr. Yu Heng Lau, van het ARC Centre of Excellence in Synthetic Biology, is vandaag gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences duikt in de ingewikkelde wereld van encapsulines. Deze icosahedrale eiwitkooien spelen een cruciale rol bij het maken van nanoreactoren, waarbij hun poriën fungeren als deuren naar kleine nanofabrieken.
"Door de poriën te manipuleren en hun grootte en lading te veranderen, kunnen we betere controle krijgen over de substraten die de kooien binnenkomen en in producten worden omgezet door de enzymen die erin verpakt zijn", zegt Dr. Szyzska.
De verkenning van het team nam echter een onverwachte wending toen ze kleine mutaties begonnen aan te brengen om de effecten waar te nemen.
Deze worp van de moleculaire dobbelstenen leidde tot de creatie van structuren die leken op tetraëders, een piramidevorm die enorm verschilde van de gebruikelijke bolvormige inkapselingsvormen. Qua montagevorm lijkt het op het veranderen van een twintigzijdige dobbelsteen in een vierzijdige dobbelsteen. Deze tetraëdrische assemblages, bestaande uit slechts 36 eiwitsubeenheden vergeleken met de gebruikelijke 180, openen een rijk aan mogelijkheden die voorheen onontgonnen waren in de eiwittechnologie.
"Wat we ontdekten is dat er minimale mutaties nodig zijn om de vorm van de eindmontage drastisch te veranderen", zegt Dr. Szyszka. "We hadden verwacht dat het een veel ingewikkelder proces zou zijn."
De bevindingen van de studie dagen niet alleen bestaande inzichten in de eiwitassemblage uit, maar bieden ook inzichten in de evolutionaire biologie. Encapsulines delen, hoewel ze zelf geen virussen zijn, evolutionaire banden met virale structuren. De onderzoekers speculeren dat de flexibiliteit die bij encapsulines wordt waargenomen, kan worden toegeschreven aan hun kleinere vrachtomvang in vergelijking met virussen, wat mogelijk van invloed kan zijn op hun vermogen om verschillende vormen aan te nemen.
"Deze ontdekking suggereert dat er andere vormen zijn die we kunnen maken, met brede implicaties voor bio-engineering en bioproductie", zegt Dr. Szyszka.
Met verder onderzoek hoopt het team het volledige potentieel van deze vormveranderende eiwitten te ontsluiten, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor innovaties die industrieën een nieuwe vorm kunnen geven en de menselijke gezondheid kunnen verbeteren.