El laboratorio de Cheryl Kerfeld en la Universidad Estatal de Michigan ha creado una fábrica sintética de tamaño nanométrico, basado en los naturales que se encuentran en las bacterias. Esta investigación algún día podría conducir a nuevos Aplicaciones industriales o bioenergéticas.

El nuevo estudio se publica en Ingeniería metabólica .

Las nanofábricas naturales se encuentran en bacterias de todo el planeta. Algunos producen nutrientes. Otros secuestran materiales tóxicos que de otro modo enfermarían a las bacterias o incluso morirían.

Pero todas las fábricas comparten un exterior común, una cáscara hecha de tejas de proteína. Los científicos quieren diseñar nuevas fábricas, basado en los que se encuentran en las bacterias de forma natural, para uso en biotecnología.

Una forma de dirigir enzimas útiles a estas fábricas es uniéndolas físicamente a los extremos de las proteínas que forman las cáscaras de las fábricas. Pero hay una trampa.

Los finales, o termini, de la mayoría de las baldosas de proteína de cáscara están orientadas hacia el exterior de una fábrica. Entonces, cualquier molécula fusionada con los extremos de la proteína terminará en la superficie exterior y no en el interior. Esto es un problema si el objetivo es mantener una o más enzimas dentro de una fábrica separadas del resto de la célula.

"Para enviar proteínas al interior de la fábrica, necesitábamos un nuevo tipo de bloque de construcción que todavía se ensamblara en capas, "dijo Bryan Ferlez, investigador de postdoctorado en el laboratorio de Kerfeld. "Nuestro objetivo era rediseñar una proteína de la cáscara de modo que sus terminales miren hacia el interior. El resultado final es que la carga conectada a esta proteína de la cáscara también terminaría dentro de la cáscara".

En el nuevo estudio, los científicos toman la proteína de cáscara más abundante, llamado BMC-H, y darle la vuelta "de adentro hacia afuera" mediante una técnica llamada permutación circular.

Mezclan segmentos de la secuencia de aminoácidos y pegan los extremos originales. Luego introducen nuevos terminales en la cara interna de la proteína. El resultado es un nuevo proteína de cáscara sintética que se ve casi idéntica a su contraparte natural. Excepto ahora ambos extremos nuevos miran hacia el interior del caparazón.

La nueva estructura es un bloque de construcción utilizable para construir estructuras de fábrica. Los científicos han producido con éxito conchas de fábrica, con la nueva proteína. Son similares en tamaño y apariencia a las conchas originales.

La nueva estructura puede incorporar moléculas dentro de la cáscara. El equipo probó el concepto fusionando una proteína cargo fluorescente con la nueva proteína BMC-H. Las pruebas microscópicas y bioquímicas muestran la carga en el interior del caparazón.

Los científicos pueden controlar la cantidad de carga importada a la nueva estructura.

"Al producir más o menos de la nueva proteína BMC-H con una proteína fluorescente fusionada a su terminal, también pudimos controlar la cantidad de carga que se incorpora al caparazón, "Dijo Ferlez.

Próximo, Ferlez quiere apuntar moléculas "útiles" en una fábrica sintética hecha con la nueva proteína de cáscara.

"Podemos empezar a construir vías metabólicas, o líneas de montaje, y definir las cantidades y ubicaciones de enzimas dentro de estas nanofábricas. Algún día, Podríamos utilizar este sistema para mejorar la producción de caucho, biocombustibles, y otros productos básicos, Ferlez explicó.