"Dieser Durchbruch stellt nicht nur frühere Vorstellungen über die Grenzen des Protein-Engineering in Frage, sondern läutet auch eine Zukunft ein, in der biologische Funktionen mit einer Präzision angepasst werden können, die der Softwareprogrammierung ähnelt", sagt Professorin Tanja Kortemme. Forscher der University of California, San Francisco (UCSF) haben einen transformativen Meilenstein erreicht, indem sie gestaltwandelnde Proteine entwickelt haben. Diese Innovation verspricht, Medizin, Landwirtschaft und Umweltwissenschaften neu zu gestalten.
Veröffentlicht in Science, beschreibt die UCSF-Studie die Entwicklung synthetischer Proteine, die in der Lage sind, reversible Formveränderungen durchzuführen und natürliche Proteine nachzuahmen. Das Team unter der Leitung von Professorin Kortemme nutzte künstliche Intelligenz, insbesondere das Programm AlphaFold2, um Proteinfaltungsstrukturen mit beispielloser Genauigkeit vorherzusagen. Dies ermöglichte es ihnen, ein Proteinmodul zu entwickeln, das "schwingen" und Calciumionen binden kann, wodurch Konformationsverschiebungen ausgelöst werden.
Die entwickelten Proteine haben ein enormes Potenzial. In der Medizin könnten sie zu einer neuen Generation von Biosensoren führen, die auf Krankheitsbiomarker reagieren und Frühwarnsignale oder gezielte Therapien auslösen. In der Landwirtschaft könnten diese Proteine die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegen Umweltbelastungen erhöhen und die Ernteerträge verbessern. Darüber hinaus könnten sie in Umweltanwendungen zur Zersetzung von Schadstoffen oder zur Inspiration von selbstheilenden Materialien eingesetzt werden.