Las proteínas como elementos básicos para la nanotecnología

Las proteínas son polímeros naturales formados por cadenas de aminoácidos. La extraordinaria variedad de funciones proteicas se debe principalmente a la estructura tridimensional que la proteína adopta tras la síntesis, que a su vez depende de las secuencias de péptidos.

La capacidad de diseñar proteínas con las estructuras y funciones deseadas conservando la estabilidad abre el camino a herramientas nanobiológicas sin precedentes. Se ha previsto la creación de plataformas de biorreconocimiento que servirían para detectar enfermedades o peligros ambientales. Un equipo de científicos de la Unión Europea sentó las bases para generar nuevas herramientas nanotecnológicas basadas en proteínas a través del proyecto «Protein design to generate bio-functional nanostructures» (BIONANOTOOLS).

El trabajo del proyecto se concentró en ciertas proteínas con repetición denominadas repeticiones tetratricopeptídicas (TPR). Las TPR son motivos estructurales presentes en gran cantidad de proteínas de muchos organismos, desde las bacterias hasta los seres humanos. El motivo incluye de tres a dieciséis repeticiones en tándem de algunos residuos de aminoácidos y media las interacciones entre proteínas.

Las plataformas nanobiológicas deben encontrarse bajo condiciones de estabilidad termodinámica, principalmente por la estructura tridimensional que afecta a las interacciones entre los compuestos individuales. Los estudios demostraron que es posible prever mejoras de la estabilidad de la TPR si se utilizan diseños simples.

Los científicos se propusieron demostrar la posibilidad de diseñar las TPR buscando la estabilidad pero también funciones concretas. Los módulos de proteínas con repeticiones se unieron a nuevos péptidos en células in vitro e in vivo.

Los científicos del proyecto también inmovilizaron los módulos de reconocimiento estables y funcionales sobre superficies para crear las plataformas de biorreconocimiento. Además, demostraron la capacidad de controlar las propiedades intrínsecas de autoensamblado de las TPR para formar películas delgadas nanoestructuradas compuestas en su totalidad por proteínas y fibras nanométricas.

Conocer mejor las TPR permite formular diseños que aumentan la estabilidad y generan estructuras para funciones específicas. La integración de la tecnología en sustratos sobre películas delgadas y nanofibras abre las puertas hacia una nueva era de nanodispositivos para aplicaciones en nanotecnología, biomedicina y otras áreas.