科学家们发现了控制细菌工厂生物技术目标的新方法

Cheryl Kerfeld的实验室宣布在操纵微生物工厂方面取得突破，这些工厂在细菌中发现，在生物技术领域具有很大的前景。

这些名为expand iconbacterial microccompartments的工厂在本质上很普遍，根据主机的不同而做不同的事情。例如，在扩大从太阳获取能量的蓝藻中，它们有助于构建高能化合物。在我们自己的胆量中，致病细菌使用工厂 - 因为它们所进行的过程在它们之外效率低下，有时使用有毒物质 - 超过我们的“好”细菌。

科学家们希望用新机器改造工厂以执行设计功能。合成版本可持续生产生物燃料，工业材料和纳米级医疗设备。

但工厂很难合作。

“目前的技术需要很多天来准备和提取合成工厂外壳，”Kerfeld实验室的博士后Andrew Hagen说。“我们在其中插入定制机器的选择也很有限。我想开发更好的方法来做这两件事。”

在新的Nature Communications出版物中，MSU-DOE植物研究实验室团队宣布了操纵工厂的新方法：

基于互补的亲和纯化(CAP)：可快速筛选工厂的装配和提取

通过共价连接(EnCo)进行封装：这有助于可预测地在工厂中插入定制机器

CAP：像足球一样拼凑工厂

工厂看起来像足球。它们的墙壁由膨胀的iconprotein瓷砖制成，形状像六边形和五边形，它们咬合在一起形成一个外壳。

在实验室中，科学家们依靠化学混合物来制造合成工厂。挑战是在混合物完成后有效地从混合物中捕获它们。

新方法显示了一种更简单的方法来提取工厂：

该团队创建了一个缺少一种墙壁蛋白质瓷砖的工厂。想象一下没有黑色五边形部分的足球;

他们为缺失的瓷砖添加标签。标签就像一个识别家养宠物的微芯片;

他们将瓷砖添加到混合物中，当它找到工厂时它会卡在原位;

团队在标记的瓷砖的帮助下提取工厂。该团队使用像Velcro一样的系统来吸引该标签。

EnCo：分子超级胶水

科学家们还报告了一种在工厂内插入自定义扩展图标酶的方法。它依赖于一种叫做SPY的新技术，它就像蛋白质超级胶水一样。

“系统有两个实体，SpyTag和SpyCatcher，彼此吸引，”安德鲁说。“我们在工厂墙内插入一个SpyCatcher”停靠站点。然后我们在机器上添加一个SpyTag。一旦进入相同的环境，SPY系统就会像胶一样聚集在一起。“

一旦'粘在'工厂，机器就无法脱身。

到目前为止，该团队已设法将60份单一酶插入工厂。该团队的目标是增加这个数字，因为一个工厂最好可以容纳200份左右。

安德鲁补充道，“我们甚至还添加了两种不同颜色的蛋白质。我们发现我们可以根据蛋壳的最终”色调“编制不同比例的每种蛋白质。这对于需要多个生产步骤的工厂来说非常重要。”

未来发展方向

这两种新方法很好地协同工作。该团队制作了一个工厂外壳，插入机器，将其密封，并在实验中提取。

接下来是实现一些技术的承诺。

一种应用是生产工业中使用的化学品。另一位Kerfeld实验室科学家正致力于生产转化为橡胶的分子，这一过程通常需要化石燃料。该团队还在考虑医疗应用，如疫苗，以及对环境友好的能源材料。

“我们认为其他科学家可以将这些方法用于不同的细菌及其工厂，”安德鲁说。“他们很有可能会广泛采用它们。”