Nanopartikel väcker protein till liv
Små formlösa proteiner i vattenlösning får en välordnad och funktionell struktur så fort de kommer i kontakt med nanopartiklar av kiseloxid. Ett unikt genombrott av LiU-forskare skapar nya möjligheter inom medicin och biokemi och ger samtidigt en ny pusselbit till teorierna om livets uppkomst.
Normalt är oorganiska material som kiseloxid ovälkomna i biologiska system eftersom de förstör proteinernas form och funktion.
– Vi ville vända på resonemanget och försöka designa proteiner som får sin funktion först när de träffar på en oorganisk yta, säger Bengt-Harald Jonsson, professor i molekylär bioteknik.
Han leder forskargruppen som nu presenterar sina resultat i Angewandte Chemie, världens högst rankade kemitidskrift.
Gruppen designade en peptid (ett kort protein) med en bestämd fördelning av positiva laddningar. Peptiden blandade i en lösning med klotformiga kiseloxidpartiklar, cirka 9 nanometer (miljarddels meter) stora. När peptiden var fri i lösningen hade den ingen struktur alls, men när den anslöt till den negativt laddade kiseloxidkulan fick den formen av en helix. Resultatet blev ett komplex av en partikel och ett funktionellt protein.
När forskarna byggde på sin peptid med aminosyror fick komplexet egenskaper som en katalysator, en funktion som liknar enzymernas i levande celler.
Metoden har flera möjliga användningsområden:
– igenkänning av organiska molekyler
– katalys av kemiska reaktioner med exakt kontroll
– målsökande partiklar för medicinska tillämpningar.
Men LiU-forskarnas lyckade experiment kan också kasta ljus över den eviga frågan om livets uppkomst. Kiselhaltiga lerpartiklar i “ursoppan” kan ha attraherat ostrukturerade peptider med vidhängande aminosyror och gett upphov till de första funktionella proteinerna.
– Vi vet att RNA (som har en viktig roll för informationsöverföringen i cellerna) kan binda till lerpartiklar, vars ytor är negativt laddade. Sannolikheten för att peptider med aminosyror i ett tidigt skede av utvecklingen ha bildat väl definierade strukturer mot leran är betydligt större eftersom de är mer diversifierade än RNA, säger Bengt-Harald Jonsson.
Artikeln av M. Lundqvist, P. Nygren, B.H. Jonsson och K. Broo: Introduction of structure and function in a designed peptide upon absorption on a silica nanoparticle publiceras i Angewandte Chemie 2006, 45.
Kontaktinformation
Professor Bengt-Harald Jonsson, Linköpings universitet, 013-288935, nalle@ifm.liu.se
