Исследование сообщает о новой генно-инженерной оболочке, основанной на природных структурах

Бактерии, присутствующие на Земле, имеют фабрики нанометрового размера, которые выполняют несколько различных задач.

(Фото: Университет штата Мичиган)

Некоторые производят питательные вещества, а другие выделяют ядовитые вещества, которые могут нанести вред бактериям. Была известна только поверхность их функционального разнообразия.

Однако у всех есть общая внешняя оболочка – оболочка, состоящая из белковых плиток – которую ученые Мичиганского государственного университета изучают, как использовать в лаборатории. Это позволит им создавать фабрики собственного дизайна с помощью натуральных строительных блоков. Фактически, исследователи рассматривают структуры как основу для инновационных технологий. Они пытаются переделать их для выполнения задач, которые они не выполняют в природе.

В новом исследовании лаборатория Шерил Керфельд описывает новую генно-инженерную оболочку, основанную на природных структурах и принципах эволюции белка. Инновационная оболочка проще и состоит только из одного белка. Будет проще работать и, возможно, даже разрабатывать в лаборатории. О работе сообщается в ACS Synthetic Biology .

Природные оболочки состоят из трех видов белков. Наиболее распространенный из них известен как BMC-H. Шесть белков BMC-H собираются, чтобы создать шестиугольную форму для облицовки стены.

В любой момент эволюционной истории некоторые пары белков BMC-H были объединены одновременно. Три из этих слияний, известные как BMC-T, также объединяются, чтобы создать шестиугольную форму.

Две половины белка BMC-T могут эволюционировать отдельно, оставаясь рядом друг с другом, потому что они слиты вместе. Эта эволюция учитывает разнообразие в структурах и функциях белков оболочки BMC-T, что мы хотим воссоздать в лаборатории .

Брайан Ферлез, Postdoc, Kerfeld Lab.

Используя эту естественную эволюцию белков оболочки в качестве модели, исследовательская группа разработала искусственный белок BMC-T, известный как BMC-H2, путем объединения двух последовательностей белка BMC-H. Инновационный дизайн был успешным.

К нашему удивлению, белки BMC-H2 самостоятельно образуют оболочки . Они похожи на шарики с отверстиями в оболочке .

Шон МакГуайр, бывший студент-техник-исследователь, студент лаборатории Керфельд. ​​

Это связано с тем, что природные оболочки являются икосаэдрическими, что означает, что они состоят из гексамеров и пентамеров, как футбольный мяч.

Кроме того, группа покрыла пространства в оболочке Wiffle Ball с BMC-P, третий вид белка оболочки, который приводит к пентамерам.

« В результате получается оболочка шириной около 25 нанометров, состоящая только из двух типов белков: нового BMC-H2 и BMC-P », – заявил Брайан. « Это примерно половина размера структуры, построенной из всех трех типов белков ».

Следующая цель состоит в том, чтобы снабдить его специальными ферментами и отрегулировать для улучшения внутренних химических реакций. Новая «дизайнерская» оболочка может найти применение в медицине, производстве биотоплива и промышленности.

Source link