تولید مواد زیستی مصنوعی اهمیت زیادی دارد، از این رو یک گروه تحقیقاتی راهبردی را برای دستکاری پروتئین‌ها و تولید شبکه‌ای از مواد زیستی با خواص جالب توجه ارائه کرده‌اند.
نانومهندسی پروتئین‌ها برای تولید شبکه‌ای از مواد زیستی
پژوهشگران روشی ارائه کردند که می‌تواند در طراحی نسل جدیدی از مواد زیستی مصنوعی ساخته شده از پروتئین‌ها کمک کند. این مواد زیستی در نهایت می‌توانند در ترمیم مفصل یا ترمیم زخم و همچنین سایر زمینه‌های بهداشت و تولید غذا کاربرد داشته باشند.
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه لیدز با ابداع این روش گامی به سوی طراحی نسل جدیدی از مواد زیستی مصنوعی از جنس پروتئین برداشتند.
یکی از چالش‌های اساسی در طراحی چنین ساختارهایی، کنترل و تنظیم دقیق چیدمان و جمع شدن بلوک‌های سازنده پروتئین در شبکه‌های پیچیده پروتئینی است که اساس مواد زیستی را تشکیل می‌دهند.
دانشمندان در دانشگاه لیدز در حال تحقیق هستند که چگونه تغییرات در ساختار و مکانیک بلوک‌های سازنده پروتئین منفرد می‌تواند ضمن حفظ عملکرد زیستی شبکه پروتئین، ساختار و مکانیک ماده زیستی نهایی را در سطح کلان تغییر دهد.
در مقاله‌ای که این گروه در مجله ACS Nano به چاپ رساندند، محققان گزارش دادند که آن‌ها توانستند با حذف یک پیوند شیمیایی خاص در بلوک‌های سازنده پروتئین، ساختار یک شبکه پروتئینی را تغییر دهند. آن‌ها این پیوندها را «بخیه پروتئین» نامیدند.
با برداشتن منگنه‌های پروتئینی، مولکول‌های پروتئینی منفرد وقتی به یکدیگر متصل می‌شوند و در یک شبکه قرار می‌گیرند به راحتی باز می‌شوند. این منجر به تولید شبکه‌ای با مناطق پروتئینی تاخورده شده که از پروتئین‌های تانخورده تشکیل شده‌است و در نتیجه خواص مکانیکی بسیار متفاوتی برای ماده زیستی نهایی ایجاد می‌شود.
پروفسور لورنا دوگان می‌گوید: «پروتئین‌ها ویژگی‌های عملکردی شگفت‌انگیزی از خود نشان می‌دهند. ما می‌خواهیم بدانیم که چگونه می‌توانیم از این عملکرد زیستی متنوع در موادی که از پروتئین به‌عنوان بلوک‌های سازنده بهره می‌گیرند، استفاده کنیم. اما برای انجام این کار باید درک کنیم که چگونه تغییرات در مقیاس نانو، در سطح مولکول‌های منفرد، ساختار و رفتار پروتئین را در سطح کلان تغییر می‌دهد.»
دکتر مت هیوز، همچنین از دانشکده فیزیک و نجوم و نویسنده اصلی مقاله گفت: «کنترل توانایی بلوک سازه پروتئین برای بازکردن تاخوردگی به‌منظور از بین بردن «بخیه‌های پروتئینی» منجر به ایجاد ساختارهای شبکه به‌طور قابل توجهی متفاوت با رفتار مکانیکی کاملاً متفاوت می‌شود و این نشان می‌دهد که بازشدن تاخوردگی بلوک ساختمان پروتئین‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای در معماری شبکه‌های پروتئینی دارد.»
این تحقیق با کمک پروفسور دیوید بروکل و سوفی کاسونز، تکنسین تحقیق، در مرکز زیست شناسی مولکولی ساختاری آستبری در لیدز انجام شد.
