2019-08-18 07:08:02
瞄准生物技术的纳米工厂囤积资源的新方法

密歇根州立大学的Cheryl Kerfeld实验室创建了一个合成的纳米级工厂,基于细菌中的天然工厂。这项研究有朝一日可以带来新的医疗,工业或生物能源应用。

这项新研究发表在代谢工程上。

天然纳米工厂遍布全球的细菌。有些人会营养。其他人会隔离有毒物质,否则会使细菌生病甚至死亡。

但所有工厂都有一个共同的外观,一个由蛋白质瓷砖制成的外壳。科学家们希望根据细菌中的天然植物设计新工厂,用于生物技术。

将有用的酶引导到这些工厂的一种方法是将它们物理地连接到构成工厂壳的蛋白质的尾端。但是有一个问题!

大多数壳蛋白质砖的末端或末端面向工厂的外部。因此,任何与蛋白质末端融合的分子都会在外表面而不是内部结束。如果目标是将工厂内的一种或多种酶与细胞的其余部分分开,则这是一个问题。

“为了将蛋白质送到工厂内部,我们需要一种新的构建块,它仍然组装成贝壳,”Kerfeld实验室的博士后研究员Bryan Ferlez说。 “我们的目标是重新设计一种壳蛋白,使其末端面向内部。最终结果是与壳蛋白相连的货物也将最终进入壳内。”

在这项新研究中,科学家们采用了最丰富的贝壳蛋白,称为BMC-H,并通过一种称为圆形排列的技术将其“内外”转化。

它们将氨基酸序列的片段混合并将原始末端粘合在一起。然后他们在蛋白质的内表面引入新的末端。结果是一种新的合成壳蛋白,看起来几乎与其天然对应物相同。除了现在,两个新的端部都面向壳体的内部。

新结构是构建工厂外壳的可用构建块。科学家用新蛋白成功地制造了工厂壳。它们的尺寸和外观与原始贝壳相似。

新结构可以在壳内结合分子。该团队通过将荧光货物蛋白与新的BMC-H蛋白融合来测试该概念。显微镜和生化测试显示壳体内部的货物。

科学家可以控制进入新结构的货物数量。

“通过使用与其末端融合的荧光蛋白制造或多或少的新BMC-H蛋白质,我们还能够控制结合到壳体中的货物量,”Ferlez说。

接下来,Ferlez希望将“有用”分子靶向用新壳蛋白制成的合成工厂。

“我们可以开始建立代谢途径或装配线,并确定这些纳米工厂中酶的数量和位置。有一天,我们可以使用这个系统来增强橡胶,生物燃料和其他商品的生产,”Ferlez解释说。

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