Navrhnuté baktérie sa naučia viazať bór a uhlík po prvýkrát

Anonim

Navrhnuté baktérie sa naučia viazať bór a uhlík po prvýkrát

biológie

Michael Irving

30. novembra 2017

2 obrázky

Molekulárna štruktúra štiepeného enzýmu, ktorá umožňuje baktériám vyrábať zlúčeniny obsahujúce väzby bór-uhlík, ktoré neboli schopné robiť žiadna známa forma života (Credit: Caltech / Frances Arnold Laboratory)

Baktérie sú prírodné malé práce, ale ich repertoár má svoje hranice. Teraz Caltech tím pestoval baktérie, ktoré môžu vytvárať väzby bór-uhlík, ktoré boli predtým možné len v laboratóriu. Táto nová schopnosť otvára sortiment chemických zlúčenín, ktoré by mohli baktérie vytvoriť, čím pripravili cestu pre ľahšiu a ekologickejšiu výrobu liekov a iných chemických látok.

Výskumníci sa postavili na práci z minulého roka, kde vytvorili baktérie, ktoré dokázali produkovať zlúčeniny kremíka a uhlíka - ďalšiu väzbu, ktorá je zvyčajne nemožná. Použili proces nazývaný riadený vývoj, kde sa enzýmy starostlivo vyvíjali, aby slúžili špecifickej funkcii. V tomto prípade vytvára bór-uhlík dlhopisy.

"Príroda vytvorila krásne stroje, z ktorých môžeme ťažiť, " hovorí Xiongyi Huang, spoluautorka štúdie. "Zmenili sme prírodné najlepšie vynálezy. "

Výskumníci sa zamerali na cytochróm c, ktorý je zvyčajne bežným proteínom, ale v tomto prípade mal konkrétny genetický variant. Najskôr zmutovali gén, ktorý kóduje tento proteín, potom vložil DNA do bakteriálnych buniek. Keď boli baktérie úspešne schopné vytvoriť väzby medzi bórom a uhlíkom, ich DNA bola ďalej upravená, aby sa zlepšila táto schopnosť.

Výskumníci opakovali tento proces znova a znova, čím urobili šesť rôznych verzií proteínov a testovali ich v rôznych kultúrach baktérií. V priebehu času sa podarilo zdokonaliť svoje výtvory, až kým nemajú baktérie, ktoré boli až 400 krát produktívnejšie pri výrobe zlúčenín obsahujúcich bór-uhlíkové väzby, než umelé techniky, ktoré sa bežne používajú. Ešte lepšie výskumníci tvrdia, že táto technika je veľmi tvárná, čo im umožňuje v budúcnosti vykonať úpravy podľa potreby.

"Proteínová DNA je ako softvér, ktorý vedci môžu ísť a prepísať, " hovorí Jennifer Kan, spoluautorka štúdie. "V tradičnej chémii musíte resyntézovať celý chemický katalyzátor, ak chcete urobiť niečo nové, ale to môžeme urobiť jednoducho zmenou DNA, ktorá baktériu povie, čo má robiť."

Zlúčeniny obsahujúce väzby bór-uhlík sa používajú na výrobu určitých liekov a iných produktov a tým, že získajú baktérie, aby ich vyrobili pre nás, tím Caltech hovorí, že proces môže byť vykonaný s nižšími nákladmi as menším poškodením životného prostredia.

"Dali sme život úplne nový stavebný blok, ktorý predtým nemal, " hovorí Frances Arnold, vedúci výskumník na projekte. "Toto je len začiatok. Otvorili sme nový priestor na preskúmanie biológie, priestor, ktorý obsahuje užitočné produkty vynájdené ľuďmi."

Výskum bol publikovaný v časopise Nature .

Zdroj: Caltech

Vedci spoločnosti Caltech vyvinuli baktérie, ktoré dokážu vytvárať dlhopisy bóru a uhlíka, ktoré sa dajú použiť na výrobu liekov a iných chemických látok jednoduchšie a šetrnejšie k životnému prostrediu (Credit: David Chen a Yan Liang (BeautyOfScience.com) pre Caltech)

Molekulárna štruktúra štiepeného enzýmu, ktorá umožňuje baktériám vyrábať zlúčeniny obsahujúce väzby bór-uhlík, ktoré neboli schopné robiť žiadna známa forma života (Credit: Caltech / Frances Arnold Laboratory)