构建“Nanoreactors”药物,维生素等等

由于一个不太为人知的微生物学特性,密歇根州立大学的研究人员帮助开门了,可能会导致药物、维生素和更多的在降低成本和提高效率。

领导的国际研究小组,亨宁Kirst和谢丽尔Kerfeld有特制所谓的细菌microcompartments和编程从便宜的开始产生有价值的化学物质成分。

研究小组最近发表在《华尔街日报》工作美国国家科学院院刊》上。

“microcompartments,他们就像nanoreactors或纳米工厂,“Kirst说,高级研究助理Kerfeld的实验室,在密歇根州立大学和劳伦斯伯克利国家实验室。

Kirst, Kerfeld和他们的队友看到microcompartments为契机,采取重要的化学反应。在过去的几十年里,研究人员利用酶中发现细菌的力量创造有价值的化工产品包括生物燃料和药物。

在这些工业应用,化学家往往依赖于整个微生物生产所需的化合物,Kirst说会导致并发症和低效率。

“我们使用的类比是就像一个房子。如果你有反应到处跑,它可以变得很复杂,”Kirst说。“想象你开始洗澡在地下室,但是你需要去二楼洗发水,然后回到地下室完成洗澡然后一楼毛巾。它是非常低效的。”

的微生物,细菌会让人一边成分的细胞,而使用的特定酶成分,使最终产品在另一边。然后,即使这整个细胞成分可以旅行,一路上还有其他酶可能会抢走它,用它来别的东西。

的酶,然而,生活在细菌microcompartments,类似于房间内的细胞。斯巴达人以及他们的同事展示了他们可以工程师microcompartments优化特定的反应,将必要的酶和材料在相同的,更小的空间,而不是让他们分散。

“我们将我们需要的一切任务在同一个房间里,“Kirst说。“划分给了我们更多的控制和提高效率。”

“这就像在一个工作效率的公寓和拼写庄园(拼写庄园是一个巨大的财产在洛杉矶——它有超过100间客房,超过50000平方英尺),“Kerfeld说,汉娜在密歇根州立大学特聘教授生物化学和分子生物学在自然科学学院和教员MSU-DOE植物研究实验室,这是由美国能源部支持。

作为一个概念验证,团队策划microcompartment系统可能会简单廉价的化合物甲酸和乙酸丙酮酸。

“丙酮酸也是一个相对简单的前身为几乎任何生物可以——例如,制药、维生素和调味料,“Kirst说。“但我们认为整个校长非常适用于许多其他代谢途径,将是有趣的探索。”

他们并不是唯一的人是这样认为的。

”这里所描述的系统可以作为一个平台在雄心勃勃的工程项目,”Volker穆勒写道一篇评论有关的研究。穆勒的头是法兰克福歌德大学微生物学和生物能疗法和没有参与这个项目。

“这是令人兴奋的和使用策略为道路工程师(细菌microcompartments)生产各种化合物从廉价的基质,”他说。

细菌microcompartments类似于细胞器或微小的真核生物细胞中发现的“器官”,其中包括植物,人类和其他动物。尽管他们发现在许多不同类型的细菌,他们帮助进行大量的反应,他们仍然相对较新的科学。用高分辨率电子显微镜的出现和负担得起的基因测序研究人员欣赏这些隔间有多普遍,多才多艺,Kerfeld解释道。

与马克斯普朗克研究所的研究人员合作分子植物生理学,多才多艺的斯巴达式的研究人员支持。他们表明科学家们可以创建版本的这些隔间不是在自然界中发现。

“我们可以把舱的建筑在一个完全新型的反应,“Kerfeld说。”这种策略可以应用在许多不同的方面对许多不同的用途,甚至用不兼容的细菌。”

“我认为这是主要的成就,”Kirst说。“我们迈出了一大步向合成细菌细胞器。”

参考:Kirst H, Ferlez BH、林德纳SN、棉花车,Bar-Even, Kerfeld CA。对氨基乙酰基自由基酶含有合成细菌microcompartment生产丙酮酸甲酸和乙酸。《美国国家科学院学报》上。2022年,119 (8):e2116871119。doi:10.1073 / pnas.2116871119

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