科學也可以如此靠近

大自然還是美啊!新合成納米工廠的靈感來自大自然

5月
03
2019

2019年5月03日23時 博科園

博科園

細菌含有納米大小的工廠,它們可以做很多不同的事情,一些細菌製造營養物質,另一些則能分離出對細菌有害的有毒物質,我們僅僅觸及了它們功能多樣性的表面。但它們都有一個共同的外表,一個由蛋白質磚製成的外殼,密西根州立大學的研究人員正在實驗室里學習如何操作,這將使它們能夠使用天然的建築材料建造自己設計的工廠。事實上,科學家們將這些結構視為新技術的來源,正試圖改變目標,讓他們去做他們在自然界中不做的事情。

在一項新研究中,謝麗爾·科菲爾德的實驗室報告了一種新基於自然結構和蛋白質進化原理的基因工程外殼。新的外殼更簡單,只由一種設計好的蛋白質構成。這項研究發表在《ACS合成生物學》期刊上。天然貝殼由三種蛋白質組成,最豐富的被稱為BMC-H,6種BMC-H蛋白聚在一起形成六邊形的平鋪牆。在進化史上的某個時期,一些BMC-H蛋白對串聯在一起。其中三種合併稱為BMC-T,合併後也形成六邊形。Kerfeld實驗室的博士後Bryan

Ferlez說:

BMC-T蛋白的兩個部分可以在相互靠近同時獨立進化,因為它們融合在一起了。這種進化允許BMC-T外殼蛋白結構和功能的多樣性,這是我們想通過實驗室設計來重現的東西。研究小組從殼蛋白的自然進化中得到啟示,通過將兩個BMC-H蛋白序列融合在一起,創造了一種名為BMC-H2的人工BMC-T蛋白,新設計很成功。令我們驚訝的是,BMC-H2蛋白會自己形成外殼,Sean

McGuire曾是Kerfeld實驗室的本科生和技術員,它們看起來像威弗爾球,殼上有縫隙。

這是因為天然的貝殼是二十面體,這意味著它們是由六聚體和五聚體組成的——想想足球。接下來,研究小組用BMC-P(形成五聚體的第三種外殼蛋白)填補了威夫球殼的缺口。結果是一個大約25納米寬的外殼,只由兩種蛋白質組成:新的BMC-H2和BMC-P,它結構只有三種蛋白質結構的一半大小。下一個目標是將其與定製酶相匹配,並對其進行微調,以增強其內部的化學反應,新的「設計」外殼可能會用於生物燃料生產、醫藥和工業應用。

博科園-科學科普|研究/來自: 密西根州立大學

參考期刊文獻:《ACS合成生物學》

DOI: 10.1021/acssynbio.9b00011

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