科学家们发现了控制细菌工厂生物技术目标的新方法
Cheryl Kerfeld的实验室宣布在操纵微生物工厂方面取得突破,这些工厂在细菌中发现,在生物技术领域具有很大的前景。
这些名为expand iconbacterial microccompartments的工厂在本质上很普遍,根据主机的不同而做不同的事情。例如,在扩大从太阳获取能量的蓝藻中,它们有助于构建高能化合物。在我们自己的胆量中,致病细菌使用工厂 - 因为它们所进行的过程在它们之外效率低下,有时使用有毒物质 - 超过我们的“好”细菌。
科学家们希望用新机器改造工厂以执行设计功能。合成版本可持续生产生物燃料,工业材料和纳米级医疗设备。
但工厂很难合作。
“目前的技术需要很多天来准备和提取合成工厂外壳,”Kerfeld实验室的博士后Andrew Hagen说。“我们在其中插入定制机器的选择也很有限。我想开发更好的方法来做这两件事。”
在新的Nature Communications出版物中,MSU-DOE植物研究实验室团队宣布了操纵工厂的新方法:
基于互补的亲和纯化(CAP):可快速筛选工厂的装配和提取
通过共价连接(EnCo)进行封装:这有助于可预测地在工厂中插入定制机器
CAP:像足球一样拼凑工厂
工厂看起来像足球。它们的墙壁由膨胀的iconprotein瓷砖制成,形状像六边形和五边形,它们咬合在一起形成一个外壳。
在实验室中,科学家们依靠化学混合物来制造合成工厂。挑战是在混合物完成后有效地从混合物中捕获它们。
新方法显示了一种更简单的方法来提取工厂:
该团队创建了一个缺少一种墙壁蛋白质瓷砖的工厂。想象一下没有黑色五边形部分的足球;
他们为缺失的瓷砖添加标签。标签就像一个识别家养宠物的微芯片;
他们将瓷砖添加到混合物中,当它找到工厂时它会卡在原位;
团队在标记的瓷砖的帮助下提取工厂。该团队使用像Velcro一样的系统来吸引该标签。
EnCo:分子超级胶水
科学家们还报告了一种在工厂内插入自定义扩展图标酶的方法。它依赖于一种叫做SPY的新技术,它就像蛋白质超级胶水一样。
“系统有两个实体,SpyTag和SpyCatcher,彼此吸引,”安德鲁说。“我们在工厂墙内插入一个SpyCatcher”停靠站点。然后我们在机器上添加一个SpyTag。一旦进入相同的环境,SPY系统就会像胶一样聚集在一起。“
一旦'粘在'工厂,机器就无法脱身。
到目前为止,该团队已设法将60份单一酶插入工厂。该团队的目标是增加这个数字,因为一个工厂最好可以容纳200份左右。
安德鲁补充道,“我们甚至还添加了两种不同颜色的蛋白质。我们发现我们可以根据蛋壳的最终”色调“编制不同比例的每种蛋白质。这对于需要多个生产步骤的工厂来说非常重要。”
未来发展方向
这两种新方法很好地协同工作。该团队制作了一个工厂外壳,插入机器,将其密封,并在实验中提取。
接下来是实现一些技术的承诺。
一种应用是生产工业中使用的化学品。另一位Kerfeld实验室科学家正致力于生产转化为橡胶的分子,这一过程通常需要化石燃料。该团队还在考虑医疗应用,如疫苗,以及对环境友好的能源材料。
“我们认为其他科学家可以将这些方法用于不同的细菌及其工厂,”安德鲁说。“他们很有可能会广泛采用它们。”
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