Tasarlanmış bakteri ilk kez bor ve karbonu bağlamayı öğrenir
Biyoloji
Michael Irving30 Kasım 2017
2 fotoğraf
Üretilmiş bir enzimin moleküler yapısı, bakterilerin daha önce bilinen herhangi bir yaşam formunun yapamadığı bor-karbon bağları içeren bileşikler oluşturmasına izin verir (Kredi: Caltech / Frances Arnold Laboratory)Bakteriler doğanın küçük çabalarıdır, ancak repertuarlarının sınırları vardır. Şimdi, bir Caltech ekibi daha önce sadece laboratuarda mümkün olan bor-karbon bağları yapabilen bakteriler üretti. Bu yeni yetenek, bakterilerin oluşturabileceği kimyasal bileşikler aralığını açarak, ilaçların ve diğer kimyasalların daha kolay ve daha çevre dostu üretiminin önünü açıyor.
Araştırmacılar, geçen yıldan itibaren, silikon karbonlu bileşikler üretebilen bakterileri tasarladıkları bir yapıya kavuşuyorlardı - normalde doğada imkansız olan bir başka bağ. Enzimlerin dikkatlice belirli bir işleve hizmet etmek için evrimleştiği, yönlendirilmiş evrim denen bir süreç kullandılar. Bu durumda bor-karbon bağları oluşturur.
Çalışmanın ortak yazarlarından Xiongyi Huang, "Doğa, yararlanabileceğimiz güzel makineler yarattı" diyor. "Biz doğanın en iyi icatlarını yeniden üretiyoruz."
Araştırmacılar genellikle yaygın bir protein olan sitokrom c'ye odaklandılar ancak bu durumda belirli bir genetik varyant vardı. İlk olarak, bu proteini kodlayan geni mutasyona uğrattılar, sonra DNA'yı bakteriyel hücrelere gömdüler. Bakteriler bor-karbon bağlarını başarılı bir şekilde oluşturabildiklerinde, DNA'ları daha sonra bu yeteneği geliştirmek için düzenlenmiştir.
Araştırmacılar bu süreci tekrarladılar, proteinlerin altı farklı versiyonunu oluşturdular ve farklı bakteri kültürlerinde test ettiler. Zaman geçtikçe, yapımlarını, daha önce kullanılan yapay tekniklere göre, bor-karbon bağları içeren bileşiklerin yapımında 400 kat daha fazla üretken bakterilere sahip olana kadar saflaştırmayı başardılar. Daha da iyisi, araştırmacılar tekniğin çok esnektir ve ihtiyaç duyulduğunda ileride ayarlamalar yapmasına izin veriyor.
Çalışmanın ortak yazarlarından Jennifer Kan, "Protein DNA'sı araştırmacıların girip yeniden yazabileceği bir yazılım gibidir" diyor. "Geleneksel kimyada, yeni bir şey yapmak istiyorsanız, tüm kimyasal katalizörü tekrar sentezlemeniz gerekir. Fakat bunu, bakterilere ne yapması gerektiğini söyleyen DNA'yı değiştirerek yapabiliriz."
Bor-karbon bağları içeren bileşikler, bazı ilaçları ve diğer ürünleri yapmak için kullanılır ve onları bizim için yapmaları için bakterilere yardım ederek, Caltech ekibi işlemin daha düşük maliyetle ve çevreye daha az zararla yapılabileceğini söyler.
Projenin baş araştırmacısı Frances Arnold, “Hayata daha önce sahip olmadığı yeni bir yapı taşı verdik” diyor. "Bu sadece başlangıç. Biz keşfetmek için biyoloji için yeni bir alan açtık, insanlar tarafından icat yararlı ürünler içeren bir alan. "
Araştırma Nature dergisinde yayınlandı.
Kaynak: Caltech
Caltech bilim adamları, uyuşturucu ve diğer kimyasalları daha kolay ve daha çevre dostu hale getirmek için kullanılabilecek boron-karbon bağları üretebilen bakteriler ürettiler (Kredi: Caltech için David Chen ve Yan Liang (BeautyOfScience.com))
Üretilmiş bir enzimin moleküler yapısı, bakterilerin daha önce bilinen herhangi bir yaşam formunun yapamadığı bor-karbon bağları içeren bileşikler oluşturmasına izin verir (Kredi: Caltech / Frances Arnold Laboratory)