L'altra faccia dei prioni

Nelle nanotecnologie le loro proprietà valgono oro

I prioni appaiono in una veste tutta nuova sotto il microscopio di Susan Lindquist, biologa molecolare e direttrice del Whitehead Institute di Cambridge, città statunitense non lontana da Boston, nel Massachusetts. Svestiti i panni delle proteine che provocano alcune fra le più temute malattie neurodegenerative di inizio millennio - le encefalopatie spongiformi -, i prioni di Lindquist potrebbero rappresentare una soluzione tecnologica nuova. La ricercatrice sostiene infatti che queste proteine possono essere usate come elementi base per costruire circuiti di dimensioni microscopiche. Un obiettivo ambìto dall'industria informatica, che da molto tempo è impegnata nella miniaturizzazione delle componenti elettroniche che costituiscono i computer, con l'obiettivo di fabbricare macchine con capacità di calcolo sempre maggiori, ma allo stesso tempo maneggevoli.

Susan Lindquist, che ha presentato i suoi risultati al congresso annuale dell'Associazione americana per il progresso delle scienze (AAAS), che si è tenuto a Denver a metà febbraio, proviene da un settore che con l'informatica ha all'apparenza ben poco a che vedere. Prima di dedicarsi alla ricerca nel campo delle nanotecnologie si occupava infatti di folding delle proteine (il processo di costruzione della struttura tridimensionale delle catene di aminoacidi), con attenzione particolare ai fenomeni che governano la risposta cellulare allo stress, alle malattie neurodegenerative e ai prioni. Ma proprio lo studio dello strano comportamento delle proteine prioniche ha fatto scattare l'idea che queste molecole possano essere sfruttate anche in altri settori.

Grazie alle loro caratteristiche intrinseche, infatti, i prioni costituiscono un ottimo materiale di partenza per chi fa ricerca nel campo delle nanotecnologie. Oltre a essere quasi indistruttibili, hanno dimensioni compatibili con le macchine e i circuiti microscopici che si cerca di costruire. Ma soprattutto, pur essendo prodotti dalla cellula singolarmente, una volta a contatto fra loro si riconoscono e si aggregano, formando fibre lunghe e resistenti. Susan Lindquist e i suoi colleghi hanno sfruttato tutte queste proprietà e, lasciando i prioni in soluzione per un paio di giorni, hanno ottenuto fibre lunghe anche 100 micrometri, del diametro di appena 10 nanometri. "Sono resistentissime" ha detto la ricercatrice. Possono infatti essere bollite, oppure messe a contatto con sostanze denaturanti o solventi organici, e venirne fuori ancora intatte.

Non è tutto. Lindquist ha pensato di sfruttare anche un'altra caratteristica dei prioni: ovvero la loro capacità di legarsi saldamente ad alcuni metalli. Così, mettendo in soluzione i filamenti proteici con particelle d'oro e d'argento, la ricercatrice ha ottenuto fibre più sottili di un capello, in grado di condurre corrente elettrica. In attesa di passare alle applicazioni, l'invenzione è stata sottoposta all'ufficio brevetti statunitense. "Ci piacerebbe costruire circuiti tridimensionali" ha annunciato un collaboratore di Lindquist.

Ma le potenzialità del sistema potrebbero ancora essere ampliate. Il filamento formato dalle proteine prioniche può infatti rappresentare lo scheletro per la costruzione di fibre con proprietà diverse, che dipendono dalle caratteristiche delle molecole che vengono fatte aderire esternamente al filamento. Se oro e argento conferiscono la capacità di condurre corrente elettrica, una molecola che cambi conformazione in presenza di una sostanza chimica potrebbe permettere di costruire un sensore di dimensioni microscopiche, e sensibilissimo.

Grazie all'ingegneria genetica, l'obiettivo non sembra neppure troppo lontano.

Attualmente, i prioni che Lindquist usa per costruire le fibre sono ottenuti da batteri Escherichia coli, ingengerizzati in modo da esprimere il gene responsabile della produzione delle proteine prioniche. Questo gene potrebbe essere modificato in modo che il prione prodotto sia in grado di legarsi alla molecola desiderata. Si parla anche di usare l'ingegneria genetica per ottenere molecole ibride, che conservino la capacità del prione di formare catene lunghe e resistenti, me che abbiano anche una coda di DNA che, una volta costituito il filamento, si proietterebbe verso l'esterno.

All'idea di possedere questo tipo di strutture, chi ha l'abitudine di guardare avanti ha subito girato lo sguardo verso un altro settore delle nanotecnologie che sta producendo risultati importanti: quello che lavora sui computer a DNA.