Het lab van Cheryl Kerfeld van de Michigan State University heeft een synthetische fabriek op nanoschaal gecreëerd. gebaseerd op natuurlijke die in bacteriën worden gevonden. Dit onderzoek zou ooit kunnen leiden tot nieuwe medische, industriële of bio-energietoepassingen.

De nieuwe studie is gepubliceerd in Metabole techniek .

Over de hele planeet worden natuurlijke nanofabrieken aangetroffen in bacteriën. Sommige maken voedingsstoffen. Anderen sekwestreren giftige materialen die de bacteriën anders ziek zouden maken - of zelfs zouden sterven.

Maar alle fabrieken delen een gemeenschappelijk uiterlijk, een schaal gemaakt van eiwittegels. Wetenschappers willen nieuwe fabrieken ontwerpen, gebaseerd op die welke van nature in bacteriën worden aangetroffen, voor gebruik in de biotechnologie.

Een manier om bruikbare enzymen naar deze fabrieken te sturen, is door ze fysiek te bevestigen aan de uiteinden van de eiwitten waaruit de fabrieksschillen bestaan. Maar er is een vangst.

de uiteinden, of eindpunten, van de meeste shell-eiwittegels kijken naar de buitenkant van een fabriek. Dus alle moleculen die aan de eiwituiteinden zijn gefuseerd, komen op het buitenoppervlak terecht en niet op de binnenkant. Dit is een probleem als het doel is om een ​​of meer enzymen in een fabriek gescheiden te houden van de rest van de cel.

"Om eiwitten naar de binnenkant van de fabriek te sturen, we hadden een nieuw soort bouwsteen nodig die nog steeds tot schelpen werd samengevoegd, " zei Bryan Ferlez, een postdoctoraal onderzoeker in het Kerfeld-lab. "We wilden een schaaleiwit zo herontwerpen dat de uiteinden naar binnen gericht zijn. Het eindresultaat is dat lading die met dit schaaleiwit is verbonden, ook in de schaal terechtkomt."

In de nieuwe studie de wetenschappers nemen het meest voorkomende schelpeiwit, genaamd BMC-H, en draai het 'binnenstebuiten' door middel van een techniek die circulaire permutatie wordt genoemd.

Ze schudden segmenten van de aminozuursequentie en lijmen de oorspronkelijke uiteinden aan elkaar. Vervolgens introduceren ze nieuwe uiteinden aan de binnenkant van het eiwit. Het resultaat is een nieuwe, synthetisch shell-eiwit dat er bijna identiek uitziet als zijn natuurlijke tegenhanger. Behalve nu, beide nieuwe uiteinden zijn naar de binnenkant van de schaal gericht.

De nieuwe structuur is een bruikbare bouwsteen om fabrieksschillen te bouwen. De wetenschappers hebben met succes fabrieksgranaten geproduceerd, met het nieuwe eiwit. Ze zijn qua grootte en uiterlijk vergelijkbaar met de originele schelpen.

De nieuwe structuur kan moleculen in de schaal opnemen. Het team testte het concept door een fluorescerend ladingseiwit te fuseren met het nieuwe BMC-H-eiwit. Microscopie en biochemische testen tonen de lading aan de binnenkant van de schaal.

Wetenschappers kunnen de hoeveelheid vracht die in de nieuwe structuur wordt geïmporteerd, controleren.

"Door meer of minder van het nieuwe BMC-H-eiwit te maken met een fluorescerend eiwit dat aan zijn eindpunt is gefuseerd, we waren ook in staat om de hoeveelheid vracht te controleren die in de schaal is opgenomen, ' zei Ferlez.

Volgende, Ferlez wil "nuttige" moleculen richten op een synthetische fabriek gemaakt met het nieuwe shell-eiwit.

"We kunnen beginnen met het bouwen van metabole routes, of lopende banden, en de hoeveelheden en locaties van enzymen binnen deze nanofabrieken te definiëren. op een dag, we zouden dit systeem kunnen gebruiken om de productie van rubber te verbeteren, biobrandstoffen, en andere goederen, ’ legde Ferlez uit.