Биохимики из Вашингтонского университета смоделировали, а затем синтезировали белки, которые способны объединяться, образуя икосаэдр. Такие сложные молекулы, чья форма соответствует оболочкам многих вирусов, могут применяться в качестве транспорта для доставки лекарств и других активных веществ в раковые клетки. Статья опубликована в журнале Nature.
Икосаэдр был построен из 60 белковых блоков, аминокислотные последовательности которых выбирались учеными из базы данных Protein Data Bank, содержащей коллекцию трехмерных структур множества белков. Всего биологи проверили 300 различных белков на то, способны ли они образовать нужную форму. Необходимые вычисления исследователи выполняли в специальной программе Symmetric RosettaDesign, которая оценивала различные параметры белковых блоков и определяла, возможно ли построить из них икосаэдр.
Для выбранных белков определялись соответствующие гены, которые с помощью плазмид транспортировались в клетки кишечной палочки Escherichia coli. На основе внедренных последовательностей ДНК бактерии синтезировали белковые блоки, которые затем извлекались из E.coli и помещались в специальный раствор, где происходила самосборка икосаэдров.
Электронная микроскопия показала, что размер полученных частиц составляет 14 нанометров, и их структура соответствует той, что изначально была получена с помощью компьютерного моделирования.
По словам ученых, возможность проектировать белки, способные самоорганизоваться в заранее определенные структуры, открывает путь к созданию микроскопических контейнеров, которые транспортируют большие объемы вещества, чем ранее разработанные капсулы. Такие капсулы могут применяться для целевой доставки лекарств в пораженные органы и ткани, что позволяет уничтожать дефектные клетки, не затрагивая здоровые. Этим они напоминают пустые капсиды — белковые оболочки, которые у настоящих вирусов содержат инфекционную ДНК или РНК.
Икосаэдр — правильный двадцатигранник, каждая грань которого представляет собой равносторонний пятиугольник. Геодезические купола, молекулы фуллерена, а также футбольные мячи имеют форму усеченного икосаэдра.