La protéine artificielle imite le sang

Des chercheurs de l'Université de Pennsylvanie ont construit de toutes pièces une protéine qui peut faire ce que certaines protéines du corps humain peuvent faire : transporter et fournir de l'oxygène. Cela peut être une étape utile dans le développement de sang artificiel.

Nouvelle protéine : Cette protéine artificielle pourrait un jour sauver des vies en transportant de l'oxygène dans le sang artificiel. Les rubans verts représentent les quatre colonnes hélicoïdales de la protéine artificielle. La structure permet à l'oxygène, mais pas à l'eau, d'entrer.

Pendant des années, les scientifiques ont essayé de créer des composants de sang artificiel, dans l'espoir qu'une telle avancée médicale contournerait les problèmes de sang des donneurs - tels que la contamination, le stockage limité et l'approvisionnement insuffisant - et conduirait à des transfusions sanguines plus faciles et plus rapides sur le champ de bataille. et en cas de traumatisme.

Actuellement, la plupart des substituts sanguins comprennent des versions modifiées de l'hémoglobine naturelle, le composant sanguin clé qui fournit l'oxygène des poumons au reste du corps. Mais la recherche se poursuit car certaines études ont suggéré que les substituts sanguins existants peuvent augmenter le risque de crise cardiaque chez les victimes de traumatismes qui les ont reçus.

L'équipe Penn s'est concentrée sur la création de protéines à partir de zéro qui peuvent transporter de l'oxygène et sont essentiellement étanches, une caractéristique importante. Si l'eau pénètre dans la protéine, elle crée une forme d'oxygène qui s'échappe et cause des dommages cellulaires.

Je pense que c'est une réalisation notable dans la conception de protéines, dit Romain Boulatov , professeur adjoint de chimie à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. Ils montrent qu'il est possible de concevoir une réactivité spécifique en partant de zéro. Cela vous donne beaucoup plus de contrôle sur ce que vous pouvez changer.

La modification des protéines existantes n'entraîne pas toujours une réponse prévisible et échoue souvent. Il y a un problème à travailler avec des protéines naturelles dans la mesure où elles sont complexes et fragiles, dit Christophe Moser , biochimiste à Penn et co-auteur de la nouvelle étude. Nous aimerions apprendre à fabriquer des protéines fonctionnelles qui n'ont aucun lien avec les protéines naturelles : cela nous permettra de continuer à créer plus de fonctionnalités.

Les chercheurs de Penn ont utilisé trois acides aminés pour créer une structure protéique en colonnes à quatre hélices. Ils y ont mis une structure plus petite appelée hème, une grosse molécule plate qui est la partie active de l'hémoglobine. L'hème a un atome de fer au centre, auquel l'oxygène se lie.

Les chercheurs ont également rendu la structure de la protéine flexible, de sorte qu'elle puisse s'ouvrir pour recevoir l'oxygène et se refermer sans laisser entrer d'eau. Ils l'ont fait en reliant les colonnes hélicoïdales avec des boucles pour restreindre leurs mouvements. Cela a donné à la structure finale une forme de candélabre.

Ce que nous avons appris, c'est que nous pouvons fabriquer des intérieurs secs dans des protéines très simples, explique l'auteur principal P. Leslie Dutton , professeur de biochimie à Penn. Une grande partie de l'activité enzymatique est régie par le fait de garder l'eau loin de [l'intérieur]. L'ouvrage est publié dans le dernier numéro de La nature .

Pour utiliser la protéine artificielle dans le corps humain, les chercheurs devront s'assurer qu'elle peut retenir l'oxygène suffisamment longtemps pour être utile, fonctionner dans un environnement cellulaire et être non toxique. La protéine ne doit pas non plus être identifiée par le système immunitaire comme un contaminant à éliminer par les reins, ajoute James Collman , professeur de chimie à l'Université de Stanford, qui fabrique des hèmes synthétiques qui se lient à l'oxygène.

Il est important d'avoir des substrats sanguins car il y a tellement de maladies causées par le manque de circulation sanguine, y compris les hémorragies traumatiques, les accidents vasculaires cérébraux et les crises cardiaques, explique Howard Levy, directeur scientifique de Sangart , une entreprise qui crée un agent de distribution d'oxygène. C'est vraiment le pain et le beurre de la médecine de soins intensifs.

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