Открытие – часть новой волны в синтетической биологии, в которой живым организмам преподают сделать химические соединения нужными для фармацевтических препаратов, сельскохозяйственных химикатов и других промышленных изделий. В прошедшем сезоне команда Арнольда также спроектировала бактерии, чтобы произвести молекулы со связями кремниевого углерода, названными комплексами organosilicon, каковые смогут быть найдены во всем от фармацевтических препаратов до полупроводников.При помощи биологии вместо синтетических процессов исследователи смогут вероятно сделать химические соединения «более зелеными» способами, каковые более экономичны и создают менее ядовитые отходы, по словам Арнольда.Результаты изданы в выпуске онлайн 29 ноября издания Nature.
Ведите авторы отчета – Дженифер Кан и Сиони Хуан, постдокторские ученые в лаборатории Арнольда.«Мы дали судьбы совсем новый простой блок, что она не имела прежде», говорит Арнольд, что имеется также директором Центра Донны и Бенджамина Биоинженерии М. Розена. «Это – только начало.
Мы открыли новое пространство для биологии, чтобы изучить, пространство, которое включает необходимые продукты, изобретенные людьми».«Природа создала красивое оборудование, из которого мы можем извлечь пользу», говорит Хуан. «Мы повторно имеем целью лучшие изобретения природы».Чтобы уговорить бактерии в создание содержащих бор комплексов, ученые использовали метод, введенный в первоначальный раз Арнольдом в начале 1990-х, названных направленной эволюцией, в которой ферменты развиты в лаборатории, чтобы выполнить желаемые функции – такие как устанавливание химических связей, каковые не найдены в биологическом мире.
Как был сделан в прошлом основанном на кремнии изучении, ученые начали с неспециализированного белка, названного цитохромом c – но с варианта, само собой разумеется найденного у бактерий, живущих в исландских тёплых источниках. Они видоизменили ДНК, которая кодирует белок и затем помещает видоизмененные последовательности ДНК в тысячи бактериальных клеток, чтобы видеть, имели возможность ли бы получающиеся бактерии установить желаемые связи углерода бора. ДНК успешных белков мутанта была тогда видоизменена снова, и цикл был повторен, пока бактерии, делающие белки, не были очень умелыми при сборке соединений углерода бора.Исследователи сделали шесть догадок этих белков, каждого с слабо отличается склонностями к тому, чтобы сделать различные молекулы со связями углерода бора.
Их последние бактериальные создания были до 400 раз более продуктивными, чем синтетические химические процессы, используемые для той же самой реакции.Кань говорит, что исследователи смогут использовать эту технику, чтобы легко произвести еще больше белков с определенными функциями.
«ДНК белка похожа на ПО, в которое исследователи смогут войти и переписать», заявляет Канзас «В хорошей химии, Вы должны повторно синтезировать целый химический катализатор, если Вы хотите его, делают что-то новое. Но мы можем сделать это, легко поменяв ДНК, которая говорит бактерии, что сделать».Бор, что прибывает из минеральной буры, сидит только налево от углерода на периодической таблице.
Это – неспециализированный компонент, найденный в композиционных материалах и в удобрениях. Это – также большое питательное вещество фабрик, и недавнее изучение от марсохода Curiosity НАСА показало, что присутствует на Марсе, показателе возможных пригодных для жилья условий.Говорит Кань, «Бор – один из незамеченных храбрецов химии.
Это не элемент, что мы слышим о каждом дне, но его вклад в химию огромен. Мы весёлы добавить этот элемент к синтетическому комплекту инструментов биологии в первоначальный раз».