Biologia sintetică permite microbilor să construiască mușchi

Cercetătorii de la Școala de Inginerie McKelvey de la Universitatea Washington din St. Louis au dezvoltat o abordare chimică sintetică pentru a polimeriza proteinele din interiorul microbilor modificați. Acest lucru a permis microbilor să producă titina proteinei musculare cu greutate moleculară mare, care a fost apoi filată în fibre. În viitor, un astfel de material ar putea fi folosit pentru îmbrăcăminte sau chiar pentru echipament de protecție. Credit: Universitatea Washington din St. Louis

Ați purta îmbrăcăminte din fibră musculară? Le folosești pentru a-ți lega pantofii sau chiar a le purta ca centură? Ar putea părea puțin ciudat, dar dacă aceste fibre pot rezista mai multă energie înainte de a se sparge decât bumbacul, mătasea, nailonul sau chiar Kevlarul, atunci de ce nu?


Nu vă faceți griji, acest mușchi ar putea fi produs fără a afecta un singur animal.

Cercetătorii de la Școala de Inginerie McKelvey de la Universitatea Washington din St. Louis au dezvoltat o abordare chimică sintetică pentru a polimeriza proteinele din interiorul microbilor modificați. Acest lucru a permis microbilor să producă titina proteinei musculare cu greutate moleculară mare, care a fost apoi filată în fibre.

Cercetarea lor a fost publicată luni, 30 august în jurnal Comunicații naturale.

De asemenea: „Producția sa poate fi ieftină și scalabilă. Poate permite multe aplicații la care oamenii se gândiseră înainte, dar cu care fibra musculara“a spus Fuzhong Zhang, profesor la Departamentul de Energie, Mediu și Inginerie Chimică. Acum aceste aplicații pot fi realizate fără a fi nevoie de țesut animal real.

Proteina musculară sintetică produsă în laboratorul lui Zhang este titina, una dintre cele trei componente proteice majore ale țesutului muscular. Critică pentru a lui proprietăți mecanice este dimensiunea moleculară mare a titinei. „Este cea mai mare proteină cunoscută în natură”, a spus Cameron Sargent, doctorand în cadrul Diviziei de Științe Biologice și Biomedicale și primul autor al articolului alături de Christopher Bowen, un doctorat recent. Absolvent al Departamentului de Energie, Mediu și Inginerie Chimică.

Fibrele musculare sunt de interes pentru o lungă perioadă de timp, a spus Zhang. Cercetătorii au încercat să proiecteze materiale cu proprietăți similare cu cele ale mușchilor pentru diverse aplicații, cum ar fi robotica moale. „Ne-am întrebat:„ De ce nu facem mușchii sintetici direct? „”, a declarat el. “Dar nu vom recolta de la animale, vom folosi microbi pentru a face acest lucru.”

Pentru a rezolva unele dintre problemele care împiedică în mod obișnuit bacteriile să producă proteine ​​mari, echipa de cercetare a proiectat bacteriile pentru a reconstitui segmente mai mici ale proteinei în polimeri cu greutate moleculară ultra-mare de aproximativ doi megadaltoni, sau aproximativ. De 50 de ori dimensiunea unei medii bacterii. proteină. Apoi au folosit un proces de filare umed pentru a transforma proteina în fibre cu diametrul de aproximativ zece microni, sau o zecime din grosimea unui fir de păr uman.

Împreună cu colaboratorii Young Shin Jun, profesor la Departamentul de Energie, Mediu și Inginerie Chimică, și Sinan Keten, profesor la Departamentul de Inginerie Mecanică de la Universitatea Northwestern, grupul a analizat apoi structura acestor fibre pentru a identifica mecanismele moleculare. combinația lor unică de rezistență excepțională, rezistență și capacitate de amortizare sau capacitatea de a disipa energia mecanică sub formă de căldură.

În afară de îmbrăcămintea elegantă sau armura de protecție (din nou, fibrele sunt mai puternice decât Kevlar, materialul folosit în veste antiglonț), Sargent a subliniat că acest material are și multe aplicații biomedicale potențiale. Deoarece este aproape identic cu proteinele găsite în țesutul muscular, acest material sintetic este probabil biocompatibil și, prin urmare, ar putea fi un material excelent pentru suturi, ingineria țesuturilor etc.

Echipa de cercetare a lui Zhang nu intenționează să se oprească la sintetice muscular fibră. Viitorul va conține probabil mai multe materiale unice activate de strategia lor de sinteză microbiană. Bowen, Cameron și Zhang au solicitat un brevet de cercetare.

„Frumusețea sistemului este că este într-adevăr o platformă care poate fi aplicată oriunde”, a spus Sargent. “Putem lua proteine ​​din diferite contexte naturale și apoi le putem pune în această platformă pentru polimerizare și putem crea proteine ​​mai mari și mai lungi pentru diverse aplicații materiale cu o durabilitate mai mare.”


Fibrele produse microbial: Mai puternice decât oțelul, mai puternice decât Kevlar


Mai multe informatii:
Producția microbiană de megadalton titin conferă fibre cu proprietăți mecanice avantajoase, Comunicarea naturii (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-25360-6

Citat: Biologia sintetică permite microbilor să construiască mușchi (2021, 30 aug.) Preluat 30 august 2021 de la https://phys.org/news/2021-08-synthetic-biology-enables-microbes-muscle.html

Acest document este supus dreptului de autor. Cu excepția utilizării corecte în scopuri private de studiu sau cercetare, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este furnizat doar cu titlu informativ.

READ  11 decembrie, Ziua Mondială a Tango-ului

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *