10.11.2011

Skupina slovenskih študentov je s pomočjo svojih mentorjev razvila novo tehnologijo za uvajanje proteinov z nanometrsko natančnostjo v strukture, ki merijo nekaj deset nanometrov. To pomeni, da lahko skoraj poljubno razmeščajo različne proteinske molekule na izbrano razdaljo na ploščici, ki meri nekaj deset nanometrov. Odkritje je še posebej zanimivo in uporabno, ker imajo proteini lahko zelo različne lastnosti in v naravi opravljajo na tisoče različnih fukcij. Zato razvoj omenjene tehnologije odpira vrata do številnih naprednih aplikacij kot so biosenzorji, laboratoriji na nanočipu, novi katalizatorji, biosintezni nanoreaktorji ali nanometrski elektronski elementi. Nanotehnologija spada med najbolj perspektivna in hitro razvijajoča se področja. V to področje izjemno veliko vlagajo najbolj razvita in hitro rastoča gospodarstva. Univerza MIT v ZDA je izgradnjo nanotehnološkega centra postavila kot prioriteto za naslednje desetletje.

Slovensko ekipo sestavljajo študent biokemije na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo UL Vid Kočar ter študenta biotehnologije z Biotehniške fakultete UL Jernej Turnšek in Marko Verce, ki so se v preteklih letih že izkazali kot člani iGEM ekip. Kot mentorji so sodelovali doktorski študent Rok Gaber, dr. Iva Hafner Bratkovič ter prof. dr. Roman Jerala iz Oddelka za biotehnlogijo Kemijskega inštituta ter EN-FIST centra odličnosti.

Na Wyssovem inštitutu univerze Harvard so pretekli konec tedna prvič organizirali tekmovanje raziskovalnih projektov s področja dizajniranja novih nanostruktur na osnovi bioloških molekul, imenovano Biomod oziroma Biomolekularni dizajn. Gre za tekmovanje, ki sledi vzoru bolj znanega in večjega tekmovanja iGEM, kjer so slovenske ekipe v preteklih letih žele izjemne uspehe. Letos se je tekmovanja na povabilo organizatorjev tekmovanja Biomod udeležila manjša ekipa treh študentov. Na tekmovanju je ta ekipa dosegla lep uspeh z drugim mestom za spletno predstavitev svojega projekta, tretjim mestom za Youtube video predstavitev in zlato medaljo, ki so jo dobili najbolj uspešni projekti. Na tekmovanju je v skupni razvrstitvi zmagala danska ekipa s pojektom tvorbe oktaedra, ki je sposoben utišanja genov in bi lahko imel potencialno uporabo v medicini. Na tekmovanje se je že prvo leto prijavilo 21 ekip, med njimi vse vodilne skupne na področju raziskav DNK nanostruktur z univerz kot so Harvard, MIT, Caltech, TU Muenchen ter več ekip iz Japonske, Indije in Kitajske.

Področje nanomatrialov na osnovi DNK je za gostiteljski laboratorij s KI relativno novo, saj so se na tem področju prvič preizkusili šele pred dobrim letom, ko so pripravili nanostrukturo DNK v obliki Slovenije kot test izvedljivosti tehnologije v domačih razmerah. Bionanotehnološki pristop je izjemno zanimiv, ker lahko naravne gradnike, kot so aminokisline ali nukleinske kisline, uporabimo za izgradnjo zelo kompleksnih struktur, ki v naravi ne obstajajo in imajo zelo uporabne lastnosti. Po drugi strani pa so lahko bionanostrukture bistveno bolj kompleksne kot anorganski ali organski nanomateriali in v veliki večini primerov niso toksične, zato tudi po zakonodaji ne spadajo pod nanomateriale, pri katerih je potrebno upoštevati posebne varnostne ukrepe. Tehnologijo, ki jo je razvila skupina na Kemijskem inštitutu bodo kot pravijo čimprej preizkusili v aplikacijah.

Slika 2: Tehnologija uporabe zinkovih prstov omogoča usmeriti izbrane proteine na točno določena izbrana mesta. Vezavo treh proteinskih molekul na izbrana mesta so potrdili s pomočjo mikroskopa na atomsko silo (AFM). Levo, načrtovan vzorec vezave proteinskih molekul (krogle) na ploščico DNK, ki meri 70x100 nm; desno, eksperimentalna potrditev vezave treh proteinskih molekul v predvidenem vzorcu. Velika prednost odkritja slovenskih raziskovalcev je, da lahko s pomočjo njihove tehnologije izberemo poljubno število različnih mest za vezavo in na ta način lahko pripravimo nanometrske naprave za različne aplikacije.