Et nyt værktøj rydder molekyler op på nanoniveau

Rydde op. Ikke en idé forbundet med levende celler på nanoskalaen. Men ligesom en sammenblanding af IKEA-stykker spredt ud over dit soveværelse er mindre nyttig end en pænt samlet kommode, syntetiske biologer ønsker at have værktøjer til at organisere "spredte" komponenter inde i levende celler.

Denne enkle idé er vigtig for forskere, der studerer, hvordan man konstruerer liv på celleområdet, og endnu mindre, niveauer.

En ny undersøgelse fra Michigan State University rapporterer designet af nye, kunstige celledele, der kan organisere, "Ryd op, " målrettede molekyler inde i levende celler. Studiet er publiceret i Nano bogstaver .

Syntetiske biologer kan lide at se levende celler som en samling af biologiske dele, der kan skilles ad. Man kan begynde at lære reglerne for molekylært liv ved at studere hver del. Derefter, når de først er forstået, man kan pille ved dem, mix og match dele for at skabe nye, aldrig før sete funktioner. Tænk:vedvarende energiressourcer, eller nye måder at levere medicin på, bare for at nævne et par ansøgninger.

Erik Young, en tidligere kandidatstuderende i Ducat-laboratoriet i MSU-DOE Plant Research Laboratory-teamet, arbejder med en lovende familie af byggesten - kendt som BMC-H-proteiner. I naturen, de hjælper med at skabe cellulære fabrikker i bakterier til at lave mad eller isolere giftige materialer.

I den nye undersøgelse, forskerne konstruerede BMC-H-proteiner til at fungere som målsøgende beacons, der tiltrækker molekylær last inde i en celle.

"Vi ved, at nogle BMC-H-proteiner kan komme sammen for at skabe forskellige former, som rør, ark, og andre unikke samlinger, " sagde Young. "Disse former kan fungere som stilladser til at være vært for andre molekyler, men de kan ikke gøre det på egen hånd. Så vi gav dem nye protein extensions, fra et andet 'dele'-bibliotek, og føjede dem til BMC-H byggesten."

De nye designs danner aldrig før sete nanostrukturer i cellerne.

Næste, holdet testede, om udvidelserne fungerer som målsøgende beacons inde i levende celler. 'lokkemaden' var et glødende testmolekyle, knyttet til en anden forlængelse, og sætte fri til at rejse gennem en celle. Ja, de glødende molekyler grupperede sig i samme rum som de konstruerede BMC-H-proteiner. (Det glødende molekyle udsender lys under et mikroskop, som giver visuelt bevis på, at konceptet virker.)

"Vi fandt til sidst ud af, at vi kunne forsinke produktionen af ​​stilladset, drej derefter 'on'-kontakten, og bare se 'lokkemad' bevæge sig som svar, " sagde Young. "Vi blev virkelig kreative med at afbilde processen. Det overrasker mig stadig at se, hvordan organiseringen af ​​molekyler begynder at ændre sig, på grund af vores indflydelse."

Nu har de fundet ud af "rydde"-delen, teamet ønsker at lære mere om systemet og udvikle nye dele.

"Den molekylære drøm er at være i stand til at bygge, hvad vi vil på nano-skalaen, " sagde Young. "Ligesom vi kan organisere ressourcer på makroskala, vi kunne bruge forskellige videnskabelige tilgange til at konstruere strukturer i nanostørrelse til specifikke applikationer."

"For eksempel, vi kunne bruge disse dele til at skabe små landingspuder for at samle ressourcer og fremskynde produktionen af ​​medicinske eller industrielle forbindelser, " sagde Young.

Young ønsker også at dele værktøjet med ligesindede forskere. Han mener, at det kunne være et nyttigt undervisnings- og produktionsværktøj.

"Det kan være relativt nemt at lære og sjovt at bruge. Jeg håber, det kan inspirere den næste generation af videnskabsmænd og ingeniører til at se, med deres egne øjne, hvordan man kan forme stof på nanoskala, " sagde Young.