 |  | Theo Dingermann |
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22.06.2026 16:20 Uhr |
Einen Nanokäfig aus Protein, der sich – nach dem Vorbild von Viruskapsiden selbst spontan aus Einzelproteinen zusammenlagern kann, hat ein Forschungsteam aus Südkorea entwickelt. / © POSTECH
Beo Protein-Nanokäfigen, Strukturen mit denen Viren ihr genetisches Material schützen und verbreiten, handelt es sich um nanoskalige Hohlkörper, die durch spontane Zusammenlagerung von Einzelproteinen entstehen. Diese Strukturen gelten als vielversprechende Plattformen für die gezielte Wirkstoff- und Gentherapie sowie für Impfstoffentwicklung, da sie im Inneren Enzyme, Wirkstoffe oder Genmaterial transportieren und außen Impfstoffantigene präsentieren können.
Bislang beruhte ihr Design überwiegend auf streng symmetrischen Architekturen, was Größe und strukturelle Komplexität der erzeugbaren Nanostrukturen begrenzte. Nun stellt ein Forscherteam um Professor Dr. Sangmin Lee, der aktuell an der University of Washington in Seattle und an der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) in Pohang, Südkorea, forscht, eine Methode zum Design von Proteinen vor, die sich an einem grundlegenden Prinzip natürlicher Viruskapside, der sogenannten Quasisymmetrie, orientiert. Die Prinzipien dieses Proteindesigns beschreiben die Forschenden im Fachblatt »Nature«.
Bei der Quasisymmetrie ordnen sich viele identische Proteinbausteine zu großen Strukturen zusammen, wobei sic abhängig von ihrer Position innerhalb der Gesamtstruktur leicht unterschiedliche lokale Anordnungen einnehmen. Dieses Konzept erlaubt den Aufbau großer, geschlossener Hüllen aus nur einem einzigen Proteintyp.
Der entscheidende Durchbruch bestand darin, ein künstliches Protein so zu gestalten, dass es innerhalb derselben Struktur sowohl pentagonale als auch hexagonale Anordnungen einnehmen kann. Die Forschenden fanden heraus, dass die Größe viraler Hüllen maßgeblich durch die Winkel und Krümmungen zwischen den einzelnen Bausteinen bestimmt wird. Eine zu geringe Krümmung verhindert den Schalenabschluss, eine zu starke Krümmung führt zu kleineren Strukturen. Durch präzise Kontrolle dieser geometrischen Parameter gelang es dem Team, die Selbstorganisation großer sphärischer Proteinkäfige gezielt zu steuern.
