Il laboratorio di Cheryl Kerfeld alla Michigan State University ha creato una fabbrica sintetica di dimensioni nanometriche, a base di quelli naturali presenti nei batteri. Questa ricerca potrebbe un giorno portare a nuovi studi medici, applicazioni industriali o bioenergetiche.

Il nuovo studio è pubblicato su Ingegneria metabolica .

Le nanofabbriche naturali si trovano nei batteri di tutto il pianeta. Alcuni producono sostanze nutritive. Altri sequestrano materiali tossici che altrimenti farebbero ammalare o addirittura morire i batteri.

Ma tutte le fabbriche condividono un esterno comune, un guscio fatto di piastrelle proteiche. Gli scienziati vogliono progettare nuove fabbriche, basati su quelli che si trovano naturalmente nei batteri, per l'uso in biotecnologia.

Un modo per indirizzare enzimi utili a queste fabbriche è attaccarli fisicamente alle estremità della coda delle proteine ​​che compongono i gusci della fabbrica. Ma c'è un problema.

Le estremità, o termini, della maggior parte delle tessere proteiche del guscio è rivolta verso l'esterno di una fabbrica. Quindi tutte le molecole fuse alle estremità della proteina finiranno sulla superficie esterna e non all'interno. Questo è un problema se l'obiettivo è mantenere uno o più enzimi all'interno di una fabbrica separati dal resto della cellula.

"Per inviare proteine ​​all'interno della fabbrica, avevamo bisogno di un nuovo tipo di blocco da costruzione che fosse ancora assemblato in gusci, "ha detto Bryan Ferlez, un ricercatore post dottorato nel laboratorio di Kerfeld. "Volevamo ridisegnare una proteina del guscio in modo che i suoi terminali fossero rivolti verso l'interno. Il risultato finale è che anche il carico collegato a questa proteina del guscio sarebbe finito all'interno del guscio".

Nel nuovo studio, gli scienziati prendono la proteina del guscio più abbondante, chiamato BMC-H, e capovolgerlo attraverso una tecnica chiamata permutazione circolare.

Mescolano segmenti della sequenza di amminoacidi e incollano insieme le estremità originali. Quindi introducono nuovi termini sulla faccia interna della proteina. Il risultato è un nuovo, proteina del guscio sintetica che sembra quasi identica alla sua controparte naturale. Tranne ora, entrambe le nuove estremità sono rivolte verso l'interno del guscio.

La nuova struttura è un elemento costitutivo utilizzabile per costruire involucri di fabbrica. Gli scienziati hanno prodotto con successo gusci di fabbrica, con la nuova proteina. Sono simili per dimensioni e aspetto alle conchiglie originali.

La nuova struttura può incorporare molecole all'interno del guscio. Il team ha testato il concetto fondendo una proteina cargo fluorescente con la nuova proteina BMC-H. La microscopia e i test biochimici mostrano il carico all'interno del guscio.

Gli scienziati possono controllare la quantità di carico importato nella nuova struttura.

"Creando più o meno la nuova proteina BMC-H con una proteina fluorescente fusa al suo capolinea, siamo stati anche in grado di controllare la quantità di carico che incorpora nel guscio, " ha detto Ferlez.

Prossimo, Ferlez vuole indirizzare le molecole "utili" in una fabbrica sintetica realizzata con la nuova proteina del guscio.

"Possiamo iniziare a costruire percorsi metabolici, o catene di montaggio, e definire le quantità e le posizioni degli enzimi all'interno di queste nanofabbriche. un giorno, potremmo utilizzare questo sistema per potenziare la produzione di gomma, biocarburanti, e altre merci, "Spiega Ferléz.