torek, 17. oktober 2017 Prof. dr. Tomaž Pisanski (UP FAMNIT) soavtor članka v Nature Biotechnology - najuglednejši znanstveni reviji na področju biotehnologije na svetu
Slovenski znanstveniki so razvili proteinske kletke, ki se v celicah sestaviji v želeno obliko
Znanstveniki Odseka za sintezno biologijo in imunologijo na Kemijskem inštitutu so razvili nov tip materialov, proteinski origami, ki se lahko sintetizira v celicah ter sam od sebe sestavi v nanometrske kletke. Izumili so splošno metodo za načrtovanje kletk katerih koli geometrskih oblik in naredili tetraeder, kvadratno piramido in trikotno prizmo. Trikotna prizma je med drugim največji umetni protein iz ene verige, ki vsebuje več kot 700 aminokislin. Dokazali so, da se kletke pravilno zvijejo v človeških celicah in celo živih miškah, kjer ne povzročajo vnetja ali drugih neželenih odzivov.
Rezultate so objavili v znanstveni reviji Nature Biotechnology, ki velja za najuglednejšo znanstveno revijo na področju biotehnologije na svetu. Avtorji raziskave menijo, da imajo tovrstne proteinske kletke velik potencial za uporabo za dostavo zdravil, tvorbo sodobnih cepiv, katalizo kemijskih reakcij, snovanje funkcionalnih materialov in konstruiranje senzorjev.
Delo je finančno podprla ARRS, mednarodni ERANET projekt Bioorigami, ki ga vodi prof. Jerala, ter več drugih virov. Raziskovalno delo je vključevalo širok nabor znanstvenih pristopov od molekularne in strukturne biologije, imunologije do matematike. Pri delu so sodelovali predvsem raziskovalci Odseka za sintezno biologijo in imunologijo Kemijskega inštituta ter matematik ter strukturni biologi iz Slovenije ter tujine.
Prvo avtorstvo raziskave si delita dr. Ajasja Ljubetič ter Fabio Lapenta, ki na Kemijskem inštitutu in podiplomskem študiju Biomedicine opravlja doktorat preko Marie Skłodowska Curie projekta Tollerant.
Delo je bilo kot rečeno objavljeno v znanstveni reviji Nature Biotechnology, ki velja za najuglednejšo znanstveno revijo na področju biotehnologije in ima faktor vpliva več kot 40.
Avtorji članka iz Slovenije so: Ajasja Ljubetič, Fabio Lapenta, Helena Gradišar, Igor Drobnak, Jana Aupič, Žiga Strmšek, Duško Lainšček, Iva Hafner-Bratkovič, Andreja Majerle, Nuša Krivec, Mojca Benčina, Tomaž Pisanski in Roman Jerala.
Slovenski avtorji raziskave (z leve): Roman Jerala, Helena Gradišar, Ajasja Ljubetič, Fabio Lapenta, Andreja Majerle, Duško Lainšček, Žiga Strmšek, Iva Hafner-Bratkovič, Jana Aupič, Mojca Benčina in Tomaž Pisanski.
Več o raziskavi:
Proteini predstavljajo najbolj kompleksne nanostrukture, ki v celicah opravljajo večino nalog potrebnih za življenje. Proteini so sestavljeni iz zaporedja aminokislin, ki določajo njihovo prostorsko strukturo in lastnosti. Število možnih aminokislinskih zaporedij je skoraj neskončno, saj že za proteine dolge 64 aminokislin število kombinacij presega število atomov v vesolju. To pomeni, da je poleg proteinov, ki obstajajo v naravi možno načrtovati proteine, ki se v naravi niso nikoli pojavili in ki zavzamejo novo strukturo. Področje načrtovanja proteinov se je v zadnjih letih izjemno razvilo. Znanstveniki iz Odseka za sintezno biologijo in imunologijo na Kemijskem inštitutu pod vodstvom prof. Romana Jerale je leta 2013 v reviji Nature Chemical Biology predstavila nov tip proteinskih struktur, sestavljenih iz modulov, ki tvorijo tetraeder, tristrano piramido https://goo.gl/NEsqKT.
Sedaj je ta skupina v razširjeni sestavi naredila pomemben korak naprej in pokazala, da lahko na podobnem principu načrtujejo aminokislinska zaporedja, ki se same od sebe sestavijo tudi v bolj kompleksne proteinske kletke, v obliki štiristrane piramide ter tristrane prizme, pri čemer so s 700 aminokislinami v zaporedju pripravili doslej najdaljši načrtovan protein. To tehniko so poimenovali proteinski origami na osnovi obvitih vijačnic. Posebej pomembno je, da so pokazali, da se te proteinske kletke same od sebe sestavijo v celicah znotraj organizma, podobno kot naravni proteini in celice jih sprejmejo kot naravne proteine, kar bo pomembno za medicinske namene. S kombinacijo eksperimentalnih tehnik so pokazali, da se ti proteini dejansko zvijejo v načrtovane oblike kletk. Avtorji napovedujejo, da imajo tovrstne proteinske kletke velik potencial za uporabo za dostavo zdravil, za cepiva, katalizo kemijskih reakcij, funkcionalne materiale in senzorje.
