Las bacterias de nuestro planeta contienen fábricas del tamaño de un nanómetro que hacen muchas cosas diferentes. Algunos producen nutrientes otros aíslan materiales tóxicos que podrían dañar las bacterias. Apenas hemos arañado la superficie de su diversidad funcional.

Pero todos comparten un exterior común una cáscara hecha de tejas de proteína, que los investigadores de la Universidad Estatal de Michigan están aprendiendo a manipular en el laboratorio. Esto les permitirá construir fábricas de su propio diseño, utilizando los bloques de construcción naturales. En efecto, los científicos ven las estructuras como una fuente de nuevas tecnologías. Están tratando de reutilizarlos para hacer cosas que no hacen en la naturaleza.

En un nuevo estudio, el laboratorio de Cheryl Kerfeld informa sobre un nuevo caparazón diseñado genéticamente, basado en estructuras naturales y los principios de la evolución de las proteínas. El nuevo caparazón es más simple, hecho de una sola proteína diseñada. Será más fácil trabajar con y, quizás, incluso evolucionar en el laboratorio. El estudio se publica en Biología sintética ACS .

Las cáscaras naturales están formadas por hasta tres tipos de proteínas. El más abundante se llama BMC-H. Seis proteínas BMC-H se unen para formar un hexágono para revestir la pared.

En algún momento de la historia evolutiva, algunos pares de proteínas BMC-H se unieron, en tándem. Tres de estas fusiones, llamado BMC-T, unirse para formar también una forma hexagonal.

"Las dos mitades de una proteína BMC-T pueden evolucionar por separado mientras permanecen una al lado de la otra, porque están fusionados, "dijo Bryan Ferlez, un postdoctorado en el laboratorio de Kerfeld. "Esta evolución permite la diversidad en las estructuras y funciones de las proteínas de la cáscara BMC-T, algo que queremos recrear por diseño en el laboratorio ".

Siguiendo el ejemplo de esta evolución natural de las proteínas de la cáscara, el equipo creó una proteína BMC-T artificial, llamado BMC-H2, fusionando dos secuencias de proteínas BMC-H juntas. El nuevo diseño tuvo éxito.

"Para nuestra sorpresa, Las proteínas BMC-H2 forman capas por sí mismas, Sean McGuire, ex estudiante de investigación y técnico en el laboratorio de Kerfeld. con huecos en la cáscara, "

Esto se debe a que las conchas naturales son icosédricas, lo que significa que están hechos de hexámeros y pentámeros, piense en una pelota de fútbol.

Próximo, el equipo tapó los huecos en el caparazón de la bola de wiffle con BMC-P, el tercer tipo de proteína de la cáscara que forma pentámeros.

"El resultado es un caparazón, unos 25 nanómetros de ancho, compuesto por solo dos tipos de proteínas:las nuevas BMC-H2 y BMC-P, ", Dice Bryan." Tiene aproximadamente la mitad del tamaño de la estructura construida con los tres tipos de proteínas ".

El siguiente objetivo es ajustarlo con enzimas personalizadas y ajustarlo para mejorar las reacciones químicas internas. El nuevo caparazón de 'diseñador' podría tener usos en la producción de biocombustibles, medicina y aplicaciones industriales.