Новая синтетическая нанофабрика вдохновленная природой

Новая синтетическая нанофабрика

Бактерии на нашей планете создают фабрики нанометрового размера, которые делают много разных вещей. Некоторые производят питательные вещества, другие выделяют токсичные вещества, которые могут нанести вред бактериям.

Мы едва поняличасть их функционального разнообразия. Но все они имеют общий внешний вид, оболочку из белка, которую исследователи из Университета штата Мичиган изучают в лаборатории. Действительно, ученые видят их как источник новых технологий .

Они пытаются перенаправить их на то, что они не делают в природе. В новом исследовании лаборатория Шерил Керфельд сообщает о новой генно-инженерной оболочке, основанной на природных структурах и принципах эволюции белка. Новая оболочка проще, сделана только из одного белка. С ним будет легче работать и, возможно, даже развиваться в лаборатории. Исследование опубликовано в ACS Synthetic Biology.

Составные части оболочки

Натуральные оболочки состоят из трех типов белков. Самый обильный называется BMC-H. Шесть белков BMC-H собираются вместе, чтобы сформировать шестиугольник. В какой-то момент эволюционной истории некоторые пары белков BMC-H стали соединяться вместе в тандеме. Три из этих слияний, называемые BMC-T, объединяются, чтобы также сформировать шестиугольную форму.

«Две половины белка BMC-T могут развиваться отдельно, оставаясь рядом друг с другом, потому что они слиты воедино», - сказал Брайан Ферлез, постдок из лаборатории Керфельда. «Эта эволюция учитывает разнообразие структур и функций белков оболочки BMC-T, и мы хотим воссоздать в лаборатории». Подчеркивая естественную эволюцию белковой оболочки, команда создала искусственный белок BMC-T, названный BMC-H2, путем слияния двух последовательностей белка BMC-H.Новая структура была успешной.

«К нашему удивлению, белки BMC-H2 сами по себе образуют оболочки», - сказал Шон Мак Гвайр - бывший студент-исследователь и техник в лаборатории Керфельда. «Они похожи на шарики с прорезями» Это связано с тем, что природные оболочки являются икосэдральными, то есть они сделаны из гексамеров и пентамеров–словно футбольный мяч.

Затем команда закрыла пробелы в оболочке Wiffle Ball с BMC-P, третий тип белка оболочки, который образует пентамеры. «В результате получается оболочка шириной около 25 нанометров, состоящая только из двух типов белков: нового BMC-H2 и BMC-P», - говорит Брайан. «Это примерно половина размера структуры, построенной со всеми тремя типами белка».

Планы на будущее

Следующая цель состоит в том, чтобы снабдить его специальными ферментами и настроить его для усиления химических реакций внутри. Новая «дизайнерская» оболочка может найти применение в производстве биотоплива, медицине и промышленности.

Автор статьи: Виктор Булавин