Wanneer we online een nieuwe telefoon of laptop kopen, we gaan ervan uit dat het binnen enkele dagen bij ons wordt afgeleverd.

Maar we missen vooral de complexe logistiek die dit mogelijk maakt:schepen, vliegtuigen, treinen, en vrachtwagens die producten verplaatsen, beginnend met grondstoffen in mijnen, naar fabrieken voor montage, naar magazijnen voor opslag, en tot aan onze voordeur.

Wetenschappers van het MSU-DOE Plant Research Laboratory proberen kunstmatige nanofabrieken te bouwen om op duurzame wijze industriële materialen of medische hulpmiddelen te produceren.

En zoals bij het krijgen van nieuwe telefoons, deze kunstmatige nanofabrieken van de toekomst zullen een leger van "nano"-voertuigen nodig hebben om waardevolle chemische producten te leveren.

Maar we weten nog niet genoeg over de logistiek.

Het blijkt dat bacteriën in de natuur de blauwdruk voor ons hebben om te kopiëren. Ze huisvesten nanofabrieken, bacteriële microcompartimenten (BMC's) genoemd - die vele doelen vervullen, afhankelijk van de gastheer.

Bij cyanobacteriën, bijvoorbeeld, BMC's bouwen nuttige verbindingen uit koolstofdioxide dat uit de atmosfeer wordt gehaald. Of, sommige pathogene bacteriën gebruiken ze om "goede" bacteriën te overtreffen.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Biochemie , Jeff Plegaria en het Kerfeld-lab onthullen de structuur en functie van een wijdverbreid BMC-eiwit dat bijdraagt ​​aan de logistiek van het maken van producten, brengt ons dichter bij de herbestemming van BMC's voor ons eigen gebruik.

Het Fld1C flavoproteïne beschrijven

Jeff en zijn collega's merkten op dat veel natuurlijke BMC's - vooral een type dat koolstof afbreekt om nuttige energieverbindingen te maken - genen voor flavoproteïnen bevatten naast de primaire genen die verantwoordelijk zijn voor de constructie en werking van de BMC's.

Primaire genen omvatten instructies voor het bouwen en beheren van BMC's, het heen en weer vervoeren van materialen, enzovoort.

En omdat ze dicht bij de kerngenen zaten, speelden flavoproteïnen een belangrijke rol binnen BMC's.

Dus, wat doen flavoproteïnen?

"Het zijn elektronenoverdrachtseiwitten die in veel bacteriën en andere biologische routes in de natuur worden aangetroffen. Elektronenoverdracht, of stroom, is een fundamenteel proces in de natuur, ' zegt Jef.

"Het begrijpen van de elektronenstroom in BMC's is cruciaal, omdat het deel uitmaakt van de lopende band die leidt tot de creatie van chemische eindproducten. Maar, we weten nog steeds niet veel over hoe flavoproteïnen werken in BMC's."

In de studie, Jeff zoomde in op één BMC flavoproteïne, die zijn groep Fld1C noemde.

Ze konden het karakteriseren, de structuur ervan onthullend, het beschrijven van de fysieke kenmerken, en het bevestigen van zijn vermogen om deel te nemen aan elektronenoverdrachtsreacties.

"Met hulp van wetenschappers van het Argonne National Laboratory, we hebben een agent gegenereerd die een elektron kan doorgeven aan een bereidwillige acceptor. We hebben met succes aangetoond dat ons Fld1C-flavoproteïne een elektron van dat middel accepteert."

"Het begrijpen van deze logistiek - hoe elektronen in en uit BMC's stromen - is van vitaal belang voor het bouwen en controleren van synthetische BMC's voor aangepaste toepassingen."

Dergelijke toepassingen kunnen de productie van industriële materialen zoals rubber of aardolie omvatten, zonder afhankelijk te zijn van fossiele brandstoffen.

Of we kunnen medische hulpmiddelen bouwen die BMC's in "slechte" bacteriën - zoals Salmonella - ontwapenen en voorkomen dat ze hun ravage aanrichten.