(Phys.org) -- Onderzoekers van de Universiteit van Washington in Seattle en de Universiteit van Californië, Los Angeles (UCLA) heeft een computationele benadering ontwikkeld voor het ontwerpen van gespecialiseerde eiwitten die zichzelf assembleren om kooien van nanodeeltjes te vormen die kunnen worden gebruikt om medicijnen af ​​​​te leveren aan tumoren en andere plaatsen van ziekte. Gepubliceerd in het tijdschrift Science, dit onderzoek kan worden gebruikt om kooien van nanodeeltjes te maken van een willekeurig aantal verschillende eiwitten, met potentiële toepassingen op het gebied van geneeskunde en moleculaire biologie.

UCLA-onderzoeker David Yeates leidde deze studie. Hij en zijn collega's gebruikten computermodellen om twee eiwitten te identificeren die konden worden gecombineerd om perfect gevormde driedimensionale puzzelstukjes te vormen. Twaalf van deze gespecialiseerde stukken passen in elkaar om een ​​moleculaire kooi te creëren die slechts een fractie is van de grootte van een virus.

De speciaal ontworpen eiwitten grijpen in elkaar om een ​​hol rooster te vormen dat zou kunnen dienen als een vat voor medicijnafgifte. In principe, het zou mogelijk zijn om samen met een chemotherapeutisch middel een herkenningssequentie voor kankercellen aan de buitenkant van de kooi te bevestigen. Zoals momenteel ontworpen, de geassembleerde eiwitkooien zijn poreus genoeg dat een medicijn dat erin is geplaatst waarschijnlijk tijdens het leveringsproces zou lekken. De onderzoekers voeren nu computermodelleringsstudies uit om een ​​nieuwe moleculaire kooi te ontwerpen met een interieur dat beter zal worden afgesloten.

In een tweede artikel dat ook in Science werd gepubliceerd, Dr. Yeates en collega David Baker van de Universiteit van Washington beschrijven hoe ze op dezelfde manier ontworpen moleculaire kooien creëerden met behulp van meerdere kopieën van hetzelfde eiwit als bouwstenen. De wetenschappers bepalen de vorm van de kooi door de volgorde van aminozuren te berekenen die nodig zijn om de eiwitten onder de juiste hoeken aan elkaar te koppelen. Deze alternatieve methode vertegenwoordigt in theorie een meer veelzijdige benadering omdat er slechts één type eiwit nodig is om een ​​structuur te vormen, zei Dr. Yeates.

Dit werk wordt beschreven in twee artikelen met de titel, "Structuur van een 16-nm kooi ontworpen met behulp van eiwitoligomeren, " en "Computationeel ontwerp van zelf-assemblerende eiwit-nanomaterialen met nauwkeurigheid op atomair niveau." Samenvattingen van deze artikelen zijn beschikbaar op de website van het tijdschrift.