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面向生物技术的基于细菌的纳米工厂[视频]

时间：2022-02-21 08:25:06 来源：

密歇根州立大学的Cheryl Kerfeldat实验室根据细菌中发现的天然植物建立了一家合成的纳米工厂。这项研究有一天可能会导致新的医学，工业或生物能源应用。

这项新研究发表在《代谢工程》上。

天然纳米工厂存在于整个星球的细菌中。有些使营养。其他人则隔离有毒物质，否则这些物质会使细菌生病甚至死亡。

但是所有工厂共用一个共同的外部结构，即用蛋白砖制成的外壳。科学家们希望根据自然存在于细菌中的工厂设计新工厂，以用于生物技术。

将有用的酶导向这些工厂的一种方法是将它们物理连接到构成工厂外壳的蛋白质的尾端。但是有一个问题！

大多数贝壳蛋白砖的末端或末端朝向工厂的外部。因此，与蛋白质末端融合的任何分子都将终止于外表面而不是内部。如果目标是使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。

“为了将蛋白质运送到工厂内部，我们需要一种仍可组装到外壳中的新型构建基块，” Kerfeld实验室的博士后研究员Bryan Ferlez说。“我们旨在重新设计壳蛋白，使其末端面对内部。最终结果是，与此壳蛋白连接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壳蛋白BMC-H，并通过一种称为“循环排列”的技术将其“由内而外”转化。

它们将氨基酸序列的片段改组，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外壳蛋白，看上去与天然外壳蛋白几乎相同。除了现在，两个新的末端都面向外壳的内部。

新结构是构建工厂外壳的可用构建基块。科学家们已经成功地用这种新蛋白质生产了工厂的外壳。它们的大小和外观与原始外壳相似。

这种新结构可以将分子整合到壳内。研究小组通过将荧光货物蛋白融合到新的BMC-H蛋白上来测试了这一概念。显微镜和生化测试显示货物位于壳体内部。

科学家可以控制进口到新结构中的货物数量。

“通过或多或少地将新的BMC-H蛋白与末端融合有荧光蛋白，我们还能够控制掺入壳中的货物数量，” Ferlez说。

接下来，费雷兹希望将“有用的”分子定位到由新壳蛋白制成的合成工厂中。

“我们可以开始建立代谢途径或装配线，并定义这些纳米工厂中酶的数量和位置。总有一天，我们可以使用该系统来提高橡胶，生物燃料和其他商品的产量。”

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