Opruimen. Geen idee geassocieerd met levende cellen op nanoschaal. Maar net zoals een mengelmoes van IKEA-spulletjes verspreid over je slaapkamer minder nuttig is dan een netjes gemonteerd dressoir, synthetisch biologen willen hulpmiddelen hebben om "verspreide" componenten in levende cellen te organiseren.

Dit eenvoudige idee is belangrijk voor wetenschappers die bestuderen hoe het leven op de cellulaire, en nog kleiner, niveaus.

Een nieuwe studie van de Michigan State University meldt het ontwerp van nieuwe, kunstmatige cellulaire delen die kunnen organiseren, "opruimen, " gerichte moleculen in levende cellen. De studie is gepubliceerd in: Nano-letters .

Synthetisch biologen zien levende cellen graag als een verzameling biologische onderdelen die uit elkaar kunnen worden gehaald. Men kan beginnen de regels van het moleculaire leven te leren door elk onderdeel te bestuderen. Vervolgens, als ze eenmaal begrepen zijn, men kan ermee knutselen, mix en match onderdelen om nieuwe, nooit eerder geziene functies. Denk aan:hernieuwbare energiebronnen, of nieuwe manieren om medicijnen af ​​te leveren, om maar een paar toepassingen te noemen.

Erik Jong, een voormalig afgestudeerde student in het Ducat-lab in het MSU-DOE Plant Research Laboratory-team, werkt met een veelbelovende familie van bouwstenen, bekend als BMC-H-eiwitten. In de natuur, ze helpen bij het creëren van cellulaire fabrieken in bacteriën om voedsel te maken of giftige materialen te isoleren.

In de nieuwe studie de onderzoekers ontwikkelden BMC-H-eiwitten om te fungeren als bakens die moleculaire lading in een cel aantrekken.

"We weten dat sommige BMC-H-eiwitten kunnen samenkomen om verschillende vormen te creëren, zoals buizen, lakens, en andere unieke assemblages, Young zei. "Deze vormen kunnen fungeren als steigers om andere moleculen te huisvesten, maar ze kunnen het niet alleen. Dus gaven we ze nieuwe eiwitextensies, uit een andere 'onderdelen' bibliotheek, en voegde ze toe aan de BMC-H-bouwsteen."

De nieuwe ontwerpen vormen nooit eerder geziene nanostructuren in de cellen.

Volgende, het team testte of de extensies werken als bakens in levende cellen. Het 'aas' was een gloeiende testmolecuul, gekoppeld aan een andere extensie, en vrijgelaten om door een cel te reizen. Inderdaad, de gloeiende moleculen clusterden in dezelfde ruimte als de gemanipuleerde BMC-H-eiwitten. (Het gloeiende molecuul straalt licht uit onder een microscoop, die visueel bewijs levert dat het concept werkt.)

"Uiteindelijk kwamen we erachter dat we de productie van de steiger konden vertragen, zet vervolgens de 'aan'-schakelaar, en kijk gewoon naar het 'aas' dat als reactie daarop beweegt, " Young zei. "We zijn echt creatief geworden in het in beeld brengen van het proces. Het verbaast me nog steeds om te zien hoe de organisatie van moleculen begint te veranderen, dankzij onze invloed."

Nu hebben ze het gedeelte 'opruimen' door, het team wil meer leren over het systeem en nieuwe onderdelen ontwikkelen.

"De moleculaire droom is om te kunnen bouwen wat we willen op nanoschaal, Young zei. "Net zoals we middelen op macroschaal kunnen organiseren, we zouden verschillende wetenschappelijke benaderingen kunnen gebruiken om structuren van nanoformaat te ontwerpen voor specifieke toepassingen."

"Bijvoorbeeld, we zouden deze onderdelen kunnen gebruiken om kleine landingsplatforms te maken om hulpbronnen te clusteren en de productie van medische of industriële verbindingen te versnellen, ' zei Jong.

Young wil de tool ook delen met gelijkgestemde wetenschappers. Hij denkt dat het een nuttige toolkit voor onderwijs en productie kan zijn.

"Het kan relatief eenvoudig te leren en leuk zijn om te gebruiken. Ik hoop dat het de volgende generatie wetenschappers en ingenieurs kan inspireren om te zien, met eigen ogen, hoe je materie op nanoschaal kunt vormen, ' zei Jong.