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La progettazione di proteine artificiali

È necessario un ripiegamento specifico della catena principale dei peptidi nelle proteine perché si presentino correttamente, facilitando l’interazione con altre molecole. Alcuni scienziati hanno utilizzato strutture artificiali nell’intento di progettare molecole grandi con strutture prevedibili.
La progettazione di proteine artificiali
Le alfa eliche (aH) sono strutture secondarie comuni spiraliformi nelle proteine, stabilizzate tramite un legame a idrogeno. Svolgono un ruolo fondamentale nel riconoscimento delle proteine fra loro o tra proteine e acidi nucleici. Le loro interazioni sono definite dalla presentazione dei residui specifici sulla loro superficie.

I foldameri sono molecole artificiali che simulano la strutture di molecole naturali e possono ripiegarsi a elica. Numerose catene principali di foldameri sono state sintetizzate nel tentativo di riprodurre e ampliare le funzioni delle proteine. Il progetto LXWAP (Re-designing zinc finger proteins by swapping alpha-helical domains with foldamer helices) perseguiva l’obiettivo di creare nuove proteine composite, convertendo le aH in eliche di oligourea, come foldameri.

Quale prova di principio, i ricercatori hanno selezionato fattori di trascrizione contenenti il cosiddetto dominio zinc finger. Tali metalloproteine si specializzano in leganti di acido nucleico e rappresentano un ideale punto di partenza per studiare la sostituzione di aH con foldameri.

All’inizio, i ricercatori hanno esaminato la possibilità di introdurre il dominio ibrido oligourea-zinc finger nel fattore di trascrizione Zif268. Hanno analizzato gli effetti di tale sostituzione sul ripiegamento e sulla capacità legante del metallo. Nella fase finale, hanno valutato la possibilità di ricreare una proteina intera contenente un motivo ibrido; hanno anche stabilito la caratteristica legante di metallo e DNA per questa nuova proteina chimerica.

I ricercatori hanno dimostrato che i domini oligourea-zinc finger formano eliche che simulano accettabilmente le aH naturali. Le eliche di foldamero sono state correttamente sintetizzate e hanno evidenziato caratteristiche leganti dello zinco simili ai domini naturali. I risultati preliminari hanno dimostrato la fattibilità dell’assemblaggio di un intero fattore di trascrizione chimerico uZif268 con un corretto ripiegamento funzionale e proprietà leganti di DNA.

LXWAP ha messo in evidenza la fattibilità della progettazione di domini zinc-finger con proprietà definite, nonché dell’adattamento delle relative caratteristiche di riconoscimento. Si tratta di un significativo passo avanti verso la creazione di proteine artificiali per applicazioni nella ricerca e in medicina.

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Keywords

Alfa eliche, foldameri, LXWAP, oligourea, dominio a dita di zinco (zinc finger)