細(xì)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(xì)菌制造營養(yǎng)物質(zhì)，另一些則能分離出對細(xì)菌有害的有毒物質(zhì)，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(zhì)磚制成的外殼，密歇根州立大學(xué)的研究人員正在實驗室里學(xué)習(xí)如何操作，這將使它們能夠使用天然的建筑材料建造自己設(shè)計的工廠。事實上，科學(xué)家們將這些結(jié)構(gòu)視為新技術(shù)的來源，正試圖改變目標(biāo)，讓他們?nèi)プ鏊麄冊谧匀唤缰胁蛔龅氖虑椤?/p>

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于自然結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)進(jìn)化原理的基因工程外殼。新的外殼更簡單，只由一種設(shè)計好的蛋白質(zhì)構(gòu)成。這項研究發(fā)表在《ACS合成生物學(xué)》期刊上。天然貝殼由三種蛋白質(zhì)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墻。在進(jìn)化史上的某個時期，一些BMC-H蛋白對串聯(lián)在一起。其中三種合并稱為BMC-T，合并后也形成六邊形。Kerfeld實驗室的博士后Bryan Ferlez說：

BMC-T蛋白的兩個部分可以在相互靠近同時獨立進(jìn)化，因為它們?nèi)诤显谝黄鹆?。這種進(jìn)化允許BMC-T外殼蛋白結(jié)構(gòu)和功能的多樣性，這是我們想通過實驗室設(shè)計來重現(xiàn)的東西。研究小組從殼蛋白的自然進(jìn)化中得到啟示，通過將兩個BMC-H蛋白序列融合在一起，創(chuàng)造了一種名為BMC-H2的人工BMC-T蛋白，新設(shè)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(shù)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(jié)果是一個大約25納米寬的外殼，只由兩種蛋白質(zhì)組成：新的BMC-H2和BMC-P，它結(jié)構(gòu)只有三種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的一半大小。下一個目標(biāo)是將其與定制酶相匹配，并對其進(jìn)行微調(diào)，以增強其內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，新的“設(shè)計”外殼可能會用于生物燃料生產(chǎn)、醫(yī)藥和工業(yè)應(yīng)用。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自: 密歇根州立大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn):《ACS合成生物學(xué)》

DOI: 10.1021/acssynbio.9b00011

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