可伸缩的蛋白质Nanoneedles

团队描述了使用蛋白质聚合物被称为“R机构”,这是发现在某些细菌,可伸缩的nanoneedles,可以扩展穿刺细胞膜和释放分子命令。

“这是大自然的创新,但发现这是我们能够从自然转化为一个系统,我们现在可以工程师和控制,”Wyss说:核心教员帕梅拉银,博士,他也是HMS生物化学和系统生物学教授和这项研究的资深作者。

功能就像一个生物致动器,R机构应对pH值来扩展从线圈紧密地绑定到长,薄结构类似于纳米针或标枪。在自然界中,细菌含有R身体摆脱“杀手应变”的单细胞生物草履虫。不同菌株的草履虫摄食这些摆脱细菌含有R的身体,不同pH值之间的两个菌株使R机构扩展和穿刺细菌的细胞壁,释放毒素,杀死宿主草履虫。但在合成生物学,R的身体现在代表一种全新的方式控制等提供有益的分子生物疗法,药物或其他有效载荷到特定的细胞。

“我们的研究建立了R机构作为生物机器,我们可以使用它来突破膜,”杰西卡波尔卡说,博士,博士后研究员Wyss研究所和HMS,他是这项研究的第一作者。“这些致动器不消耗燃料和分子非常健壮的;我们相信他们有一天哺乳动物细胞被用于运载材料。”

重要的是,R的身体一个身体,而不是操纵细胞遗传策略。在高pH值,R的身体像一卷丝带。但在低pH值,它们经历了一个构象变化转换成尖尖的空心管通过膜能够刺穿,打破这种障碍和释放任何包含在货物。通过修改触发这个响应的pH值,R的身体成为一个可调平台控制释放的毒素或治疗。

“这些R机构也可以被认为是新的生物材料支架,“银说。”装修这些聚合物与不同种类的金属或其他材料感兴趣的属性,我们可以开发一系列actuator-like,纳米结构”。

R还独特的身体是他们的可逆性。尽管他们在低pH值扩展,他们收回回紧线圈,当pH值上升。在生物系统中,可逆性不是公共财产,但合成生物学家感兴趣的波尔卡舞和银。因为细菌和真核细胞都含有区分膜,一个可逆打破壁垒建立机械系统精确控制细胞的策略。

这种进步可能导致一系列应用程序在创建新的可编程等生物技术和医学生物材料,药物输送,和生态系统管理。

“有很多神奇的机制由自然,这是一个很好的例子,如何我生命系统独特的生物元素和适应他们开发可编程技术对于高价值的应用程序使用合成生物学,”唐纳德·因格贝尔说Wyss学院创始董事,医学博士博士,谁是血管生物学教授Judah Folkman HMS和血管生物学计划在儿童医院和哈佛大学的工程学教授约翰·a·保尔森工程和应用科学学院。