I batteri in tutto il nostro pianeta contengono fabbriche di dimensioni nanometriche che fanno molte cose diverse. Alcuni producono sostanze nutritive, altri isolano materiali tossici che potrebbero danneggiare i batteri. Abbiamo appena scalfito la superficie della loro diversità funzionale.

Ma tutti condividono un esterno comune, un guscio fatto di piastrelle proteiche, che i ricercatori della Michigan State University stanno imparando a manipolare in laboratorio. Ciò consentirà loro di costruire fabbriche di propria progettazione, utilizzando i mattoni naturali. Infatti, gli scienziati vedono le strutture come una fonte di nuove tecnologie. Stanno cercando di riutilizzarli per fare cose che non fanno in natura.

In un nuovo studio, il laboratorio di Cheryl Kerfeld riporta un nuovo guscio geneticamente modificato, basata su strutture naturali e sui principi dell'evoluzione proteica. Il nuovo guscio è più semplice, costituito da una sola proteina progettata. Sarà più facile lavorare con e, forse, anche evolvere in laboratorio. Lo studio è pubblicato su Biologia sintetica ACS .

I gusci naturali sono costituiti da un massimo di tre tipi di proteine. Il più abbondante è chiamato BMC-H. Sei proteine ​​BMC-H si uniscono per formare una forma esagonale per piastrellare il muro.

Ad un certo punto della storia evolutiva, alcune coppie di proteine ​​BMC-H si sono unite, in tandem. Tre di queste fusioni, chiamato BMC-T, unire per formare anche una forma esagonale.

"Le due metà di una proteina BMC-T possono evolversi separatamente restando l'una accanto all'altra, perché sono fusi insieme, "ha detto Bryan Ferlez, un postdoc nel laboratorio di Kerfeld. "Questa evoluzione consente la diversità nelle strutture e nelle funzioni delle proteine ​​​​del guscio BMC-T, qualcosa che vogliamo ricreare dal design in laboratorio."

Prendendo spunto da questa naturale evoluzione delle proteine ​​del guscio, il team ha creato una proteina BMC-T artificiale, chiamato BMC-H2, fondendo insieme due sequenze proteiche BMC-H. Il nuovo design ha avuto successo.

"Con nostra sorpresa, Le proteine ​​BMC-H2 formano i gusci da sole, " ha detto. Sean McGuire un ex studente di ricerca universitario e tecnico nel laboratorio di Kerfeld. "Sembrano palle di wiffle, con lacune nel guscio, "

Questo perché le conchiglie naturali sono icoshedrali, il che significa che sono fatti di esameri e pentameri:pensa a un pallone da calcio.

Prossimo, la squadra ha colmato le lacune nel guscio della palla wiffle con BMC-P, il terzo tipo di proteina del guscio che forma i pentameri.

"Il risultato è un guscio, largo circa 25 nanometri, costituito da due soli tipi di proteine:le nuove BMC-H2 e BMC-P, " Bryan dice. "È circa la metà delle dimensioni della struttura costruita con tutti e tre i tipi di proteine".

Il prossimo obiettivo è dotarlo di enzimi personalizzati e perfezionarlo per migliorare le reazioni chimiche all'interno. Il nuovo guscio "designer" potrebbe avere usi nella produzione di biocarburanti, medicina e applicazioni industriali.