Teksti Kemia-lehden toimitus, kuva Mauri Kostiainen/Aalto-yliopisto
Biolääketieteelle, kuten rokotteiden kehittämiseen, avautuu monia mahdollisuuksia uudesta menetelmästä, jolla voi järjestää DNA- ja RNA-virusten kapsidiproteiineja haluttuihin muotoihin.
Aalto-yliopiston vetämä kansainvälinen tutkijaryhmä on kehittänyt keinon ohjelmoida viruspartikkelien kokoa ja muotoa käyttämällä DNA:sta muokattuja malleja ohjaamaan kapsidiproteiinien järjestymistä.
Ryhmään kuului tutkijoita Helsingin ja Tampereen yliopistoista, sekä australialaisen Griffithin ja alankomaalaisen Twenten yliopistoista. Tulokset on julkaistu Nature Nanotechnology -lehdessä.
Virusten genomin sisällään pitäviä kapsidiproteiineja voidaan hyödyntää tarkkaan määriteltyjen proteiinirakenteiden valmistamiseen.
Syntyvät rakenteet ovat riippuvaisia viruksen kannasta, ja ovat yleisesti muodoltaan joko ikosaedrisia tai helikaalisia. Näiden kokoonpanojen uudelleenohjelmointi avaa uusia mahdollisuuksia esimerkiksi rokotteiden kehittämisessä ja lääkkeiden kuljettamisessa elimistön sisällä.
”Löysimme yksinkertaisen, mutta toimivan keinon kapsidiproteiinien ohjaamiseksi haluttuun muotoon. Lähestymistapamme on monikäyttöinen eikä rajoitu vain yhteen kapsidiproteiinityyppiin, kunhan proteiinilla on positiivisesti varautunut alue. Osoitimme tämän neljän eri viruksen kapsidiproteiineilla”, sanoo tutkimushanketta johtanut professori Mauri Kostiainen.
”Lisäksi mallia voidaan säätää sovelluskohtaisesti, esimerkiksi integroimalla origamiin RNA:ta, josta voidaan myöhemmin tuottaa proteiineja.”
Tutkijat poistivat viruksen normaalin genomin, jonka ympärille kapsidiproteiinit tavallisesti rakentuvat.
DNA-origamirakenteet käyttöön
Tavoitteeseen päästäkseen tutkijat poistivat viruksen normaalin genomin, jonka ympärille kapsidiproteiinit tavallisesti rakentuvat. Uuden mallin jäykkyyden varmistamiseksi he käyttivät DNA-origamirakenteita. Nämä rakenteet ovat vain kymmenistä satoihin nanometreihin pitkiä, mutta koostuvat kokonaan DNA:sta, joka voidaan laskostaa haluttuun muotoon.
”Lähestymistapamme perustuu DNA-nanorakenteiden negatiivisen varauksen ja kapsidiproteiinien positiivisesti varautuneen alueen välisiin sähköstaattisiin vuorovaikutuksiin sekä yksittäisten proteiinien välisiin luontaisiin vuorovaikutuksiin. Muuttamalla käytettyjen proteiinien määrää pystyimme säätelemään DNA-origamia ympäröivien, järjestäytyneiden proteiinikerrosten määrää”, kertoo tutkimuksen pääkirjoittaja, väitöskirjatutkija Iris Seitz.
Tutkijat kehittivät uuden DNA- ja RNA-origaminanorakenteita hyödyntävän keinon virusten kapsidiproteiinien järjestämiseen haluttuihin muotoihin.
”Käyttämällä DNA-origamia mallina pystyimme ohjaamaan viruksen kapsidiproteiinit haluamaamme kokoon ja muotoon, jolloin saimme aikaan sekä pituudeltaan että halkaisijaltaan tarkkaan määriteltyjä rakenteita. Testaamalla erilaisia DNA-origamirakenteita saimme tietoa eri mallien muodon vaikutuksesta proteiinien muodostamiin rakenteisiin”, Seitz sanoo.
Lähde Aalto-yliopisto
Lue lisää: Artikkeli Nature Nanotechnology -lehdessä
