酶工程单分子精确地“粘性”

罗格斯大学的科学家开发了一个分析工具来测量单一蛋白质绑定力量当他们退出了衬底,如酶——这将有助于新的纳米材料的发展,改善生物燃料生产和全球碳循环,并确定新的和更好的药物靶点,根据一项新的研究。

该研究发表在《美国国家科学院学报》上,考察了分子碳水化合物绑定模块(CBM)之间的相互作用蛋白复合物及其纤维素。纤维素的一种植物纤维聚合物的重复葡萄糖糖,可用于制造纺织品,玻璃纸,纸板和纸,除了作为可再生原料生产生物燃料和生化药剂。

纤维素是地球上最丰富的有机化合物降解的微生物,因此在全球碳循环中起着重要的作用。然而,科学家们仍然有限的了解微生物如细菌分解纤维素首先锚定或“坚持”到衬底表面使用碳水化合物结合蛋白和酶。

罗格斯大学的研究人员称,工程师更高效的酶和微生物,将纤维素分解成糖来制造生物燃料如乙醇、生物柴油、绿色柴油或沼气,有必要更好地了解碳水化合物结合蛋白锚与最佳基质工程师更好的酶“粘性”,可以最大化分解纤维素的微生物。

“蛋白质和酶的结合在固-液界面复合碳水化合物从根本上是一种重要的生物现象与植物生长,宿植病原体细胞感染,和生物燃料生产,“说Shishir Chundawat,该研究的资深作者副教授在罗格斯大学的化学和生物化学工程系。“但这种界面绑定过程不是很好理解,因为缺乏分析工具来观察这些微妙的和短暂的分子之间的相互作用蛋白质和碳水化合物如纤维素。”

方法描述了研究者的分析技术研究蛋白质如何坚持纤维素表面分子水平上精确地提供洞察的复杂机制采用微生物酶在纤维素分解。

Chundawat说工具箱开发了罗格斯大学(Rutgers可以测量单protein-carbohydrate分子接触和相关部队参与1000000000000牛顿的精度。一个牛顿等于所需的最小力经常分开壁虎蜥蜴固定在墙上或表面。

研究小组研究了煤层气蛋白质,使细菌细胞锚紧纤维素表面像壁虎,改变了工程蛋白质表面“粘性”来衡量使用这种新的工具包以提高纤维素分解活性。工具箱的结果是在协议与其他实验和模拟进行了进一步解释潜在的分子规则负责煤层气蛋白质对纤维素表面粘性。

“如果特定煤层气可以坚持在特定结构取向,提高碳水化合物酶功能,传统的方法不能区分面向一个特定的绑定和其他必要调整蛋白质粘性表面,”马库斯Hackl说,这项研究的第一作者领导的开发工具包和博士生在罗格斯大学的化学和生物化学工程系。“然而,我们的方法可以选择那些微妙的差异蛋白质粘性通过检测和测量信号与纤维素从单个蛋白质分子相互作用。”

这样一个工具包可以帮助科学家们研究和调整粘分子蛋白质和碳水化合物之间的相互作用,最终帮助更好的目标蛋白质药物的发展改善卫生保健或高效的低成本的生物燃料生产工业级酶。

参考:Hackl M, Contrada EV,灰我,等。声力光谱揭示的细微差别纤维素解脱carbohydrate-binding模块的行为。PNAS。2022;119年(42):e2117467119。doi:10.1073 / pnas.2117467119

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