El laboratorio de Cheryl Kerfeld en la Universidad Estatal de Michigan ha creado una fábrica sintética de tamaño nanométrico, basada en las naturales que se encuentran en las bacterias. Esta investigación podría algún día conducir a nuevas aplicaciones médicas, industriales o de bioenergía.
El nuevo estudio se publica en Ingeniería metabólica .
Las nanofactorías naturales se encuentran en las bacterias de todo el planeta. Algunas producen nutrientes. Otras secuestran materiales tóxicos que de otra forma harían enfermar a las bacterias, o incluso morirían.
Pero todas las fábricas comparten un exterior común, una cáscara hecha de mosaicos de proteínas. Los científicos quieren diseñar nuevas fábricas, basadas en las que se encuentran en bacterias de forma natural, para su uso en biotecnología
Una forma de dirigir enzimas útiles a estas fábricas es uniéndolas físicamente a los extremos de las proteínas que forman los depósitos de fábrica. Pero hay una trampa.
Los extremos, o los términos, de la mayoría de los proteintiles de concha están orientados hacia el exterior de una fábrica. Por lo tanto, cualquier molécula fusionada con los extremos de la proteína terminará en la superficie exterior y no en el interior. Esto es un problema si el objetivo es mantener unoo más enzimas dentro de una fábrica separadas del resto de la célula.
"Para enviar proteínas al interior de la fábrica, necesitábamos un nuevo tipo de bloque de construcción que aún se ensamblara en conchas", dijo Bryan Ferlez, un investigador de posdoctorado en el laboratorio de Kerfeld. "Nuestro objetivo era rediseñar una conchaproteína por lo que sus terminales están orientados hacia el interior. El resultado final es que la carga conectada a esta proteína de la cubierta también terminaría dentro de la cubierta ".
En el nuevo estudio, los científicos toman la proteína de concha más abundante, llamada BMC-H, y la transforman 'de adentro hacia afuera' a través de una técnica llamada permutación circular.
Mezclan segmentos de la secuencia de aminoácidos y pegan los extremos originales juntos. Luego introducen nuevos términos en la cara interna de la proteína. El resultado es una nueva proteína de concha sintética que se ve casi idéntica a su contraparte natural. Exceptoahora, ambos extremos nuevos miran hacia el interior del caparazón.
La nueva estructura es un bloque de construcción utilizable para construir conchas de fábrica. Los científicos han producido con éxito las conchas de fábrica, con la nueva proteína. Son similares en tamaño y apariencia a las conchas originales.
La nueva estructura puede incorporar moléculas dentro de la carcasa. El equipo probó el concepto fusionando una proteína de carga fluorescente con la nueva proteína BMC-H. Las pruebas microscópicas y bioquímicas muestran la carga en el interior de la carcasa.
Los científicos pueden controlar la cantidad de carga importada en la nueva estructura.
"Al fabricar más o menos la nueva proteína BMC-H con una proteína fluorescente fusionada en su terminal, también pudimos controlar la cantidad de carga que se incorpora al caparazón", dijo Ferlez.
A continuación, Ferlez quiere dirigir moléculas 'útiles' a una fábrica sintética hecha con la nueva proteína de la cubierta.
"Podemos comenzar a construir vías metabólicas, o líneas de ensamblaje, y definir las cantidades y ubicaciones de enzimas dentro de estas nanofábricas. Algún día, podríamos usar este sistema para mejorar la producción de caucho, biocombustibles y otros productos", explicó Ferlez.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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