UCLA-biochemici hebben het grootste eiwit ooit gemaakt dat zichzelf assembleert tot een moleculaire 'kooi'. Het onderzoek kan leiden tot synthetische vaccins die mensen beschermen tegen griep, HIV en andere ziekten.

Met een grootte die honderden keren kleiner is dan een menselijke cel, het zou ook kunnen leiden tot nieuwe methoden voor het afleveren van geneesmiddelen in cellen, of tot de creatie van nieuwe materialen op nanoschaal.

De eiwitassemblage, die de vorm heeft van een kubus, is gemaakt van 24 kopieën van een eiwit dat is ontworpen in het laboratorium van Todd Yeates, een UCLA hoogleraar scheikunde en biochemie. Het is poreus - meer dan enig ander eiwit dat ooit is gemaakt - met grote openingen waardoor andere grote eiwitmoleculen naar binnen en naar buiten kunnen gaan.

Het onderzoek is onlangs online gepubliceerd in het tijdschrift Natuurchemie en zal in een toekomstige gedrukte editie verschijnen.

Yeates, de senior auteur van de studie, heeft geprobeerd complexe eiwitstructuren te bouwen die zichzelf assembleren sinds hij in 2001 voor het eerst onderzoek naar zelfassemblerende eiwitten publiceerde. In 2012 hij en collega's produceerden een zelf-assemblerende moleculaire kooi gemaakt van 12 eiwitstukjes die perfect waren gecombineerd als stukjes van een puzzel. Nu hebben ze dat gedaan met 24 stuks, en ze proberen momenteel een moleculaire kooi te ontwerpen met 60 stukjes. Het bouwen van elk groter eiwit bood nieuwe wetenschappelijke uitdagingen, maar de grotere maten kunnen mogelijk meer "vracht" vervoeren.

In principe, deze moleculaire structuren moeten lading kunnen vervoeren die vervolgens in cellen kan worden vrijgegeven, zei Yeates, die lid is van het UCLA-Department of Energy Institute of Genomics and Proteomics en het California NanoSystems Institute aan de UCLA.

Het onderzoek van Yeates werd gefinancierd door de National Science Foundation en het UCLA-DOE Institute of Genomics and Proteomics. De hoofdauteur was Yen-Ting Lai, die het onderzoek uitvoerde als een UCLA-afgestudeerde student in het laboratorium van Yeates en nu een postdoctoraal onderzoeker is aan de Arizona State University.

De moleculaire kubus is waarschijnlijk te poreus om als container te dienen - voor medicijnen, bijvoorbeeld - in een menselijk lichaam. "Maar de ontwerpprincipes voor het maken van een meer gesloten kooi zouden hetzelfde zijn, "Yeates zei:eraan toevoegend dat er manieren zijn om de kooi minder stabiel te maken als hij in een cel komt, zodat het zijn lading zou vrijgeven, zoals een toxine dat een kankercel zou kunnen doden.

Yeates zei dat de methode van zijn laboratorium ook zou kunnen leiden tot de productie van synthetische vaccins die zouden nabootsen wat een cel ziet wanneer deze wordt geïnfecteerd door een virus. De vaccins zouden een sterke reactie van het immuunsysteem van het lichaam uitlokken en misschien een betere bescherming bieden tegen ziekten dan traditionele vaccins.

Yeates is een onderzoekssamenwerking gestart met Peter Kwong, hoofd van de sectie structurele biologie van de National Institutes of Health en een nationale leider in de structurele biologie van ziektevirussen. Ze gaan onderzoek doen naar het hechten van virale antigenen aan moleculaire kooien.