纳米级细菌可以作为细胞工厂,制造有用的化学品和医药产品等。细菌都有一个坚硬的蛋白质外壳,研究人员想要利用天然材料设计蛋白质外壳制造出类似于细菌的细胞工厂。2019年3月22日《ACS-合成生物学》报道,美国密歇根州立大学和能源部劳伦斯伯克利国家实验室研究者利用蛋白质进化原理制造出了一种新的基于天然结构的基因工程蛋白质外壳。
细菌天然外壳由BMC-H、BMC-T和BMC-P三种蛋白质组成。含量最丰富的是BMC-H,6个BMC-H蛋白结合形成六边形的平面结构。在进化过程中,一些BMC-H蛋白发生串联,其中三个蛋白串联称为BMC-T,聚集后也形成六边形。BMC-T蛋白的各个部分虽然相互靠近但是可以独立进化,这种进化允许BMC-T外壳蛋白结构和功能具备多样性。
研究小组从外壳蛋白进化中得到启示,通过将两个BMC-H蛋白融合,创造了一种名为BMC-H2的人工蛋白。神奇的是,BMC-H2蛋白可以自己聚合形成蛋白外壳,形状像足球,但是其壳上有缝隙。天然外壳也是二十面体,由六边形和五边形构成。研究小组用BMC-P形成五聚体,填补了球形外壳的缺口。这个完全人工合成的外壳由两种蛋白质组成:新BMC-H2和BMC-P,其直径约25纳米,是天然外壳的一半。
研究者下一个目标是将其与定制酶相匹配,并对其进行调试,以增强其内部化学反应。该结构将用于生物燃料生产和其他医药和工业应用。
吴晓燕 编译自https://phys.org/news/2019-05-synthetic-nanofactory-nature.html
原文标题:Structural Characterization of a Synthetic Tandem-Domain Bacterial Microcompartment Shell Protein Capable of Forming Icosahedral Shell Assemblies, ACS Synthetic Biology (2019).
原文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acssynbio.9b00011
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