U.S. Le projet de forces terrestres peut mener à la classe neuve des matériaux et de la thérapeutique autocuratifs pour des soldats

Les biologistes synthétiques travaillant sur un projet de l'armée américaine Ont développé un procédé qui pourrait mener à une classe neuve des polymères synthétiques qui peuvent produire les matériaux et la thérapeutique performants neufs pour des soldats.

La recherche publiée de transmissions de nature conduite par les chercheurs terrestres Force à l'Université Northwestern, qui a développé un ensemble de règles de modèle de guider comment des ribosomes, une structure cellulaire qui effectue la protéine, peut comporter des genres neufs de monomères, qui peuvent être collés avec les molécules identiques sur des polymères de forme.

Ces découvertes sont un pas en avant passionnant à réaliser les polymères synthétiques séquence-définis, qui a été un défi grand dans le domaine de la chimie de polymère. La capacité d'armer et adapter les machines cellulaires pour produire les polymères sans enzymes, essentiellement, introduirait les matériaux synthétiques dans le royaume des rôles biologiques. Ceci a pu rendre les matériaux avancés et performants tels que le nanoelectronics, les matériaux autocuratifs, et d'autres matériaux d'intérêt pour les forces terrestres. »

M. Dawanne Poree, gestionnaire de programme, chimie de polymère au bureau de recherches de forces terrestres

Les polymères biologiques tels que l'ADN, ont des séquences de synthon précises qui prévoient un grand choix de fonctions évoluées telles que le stockage d'informations et l'auto-réplication. Ce projet a regardé comment les machines biologiques de re-technicien lui permettre de fonctionner avec les synthons sans enzymes qui offriraient une route à produire les polymères synthétiques avec la précision de la biologie.

« Ces polymères synthétiques neufs peuvent activer le développement de l'équipement de protection personnel avancé, l'électronique sophistiquée, cellules à combustible, piles solaires avancées et la nanofabrication, qui est toute la clavette à la protection et rendement des soldats, » Poree a indiqué.

« Nous nous sommes mis à augmenter la gamme des monomères ribosomiques pour que la synthèse des protéines active des sens neufs dans le biomanufacturing, » a dit Michael Jewett, professeur de Charles Deering McCormick de l'excellence de enseignement, professeur du bureau d'études chimique et biologique, et directeur du centre pour la biologie synthétique à l'école du nord-ouest de McCormick du bureau d'études. « Ce qui est ainsi exciter est que nous avons appris que le ribosome peut faciliter plus de genres de monomères que nous a prévu, qui prépare le terrain pour l'usage du ribosome comme machine générale pour produire des classes des matériaux et des médicaments qui n'ont pas été synthétisés avant. »

La production recombinée de protéine par le ribosome a transformé les durées des millions de gens par la synthèse des biopharmaceuticals, comme l'insuline, et les enzymes industrielles qui sont employées dans des détergents de blanchisserie. En nature, cependant, le ribosome comporte seulement les monomères acides aminés naturels aux polymères de protéine.

Pour augmenter le répertoire des monomères employés par le ribosome, l'équipe de Jewett s'est mise à recenser des règles de modèle pour joindre des monomères pour transférer l'acide ribonucléique, connues sous le nom d'ARNt. C'est parce que l'obtention du ribosome pour employer un monomère neuf n'est pas aussi simple qu'introduisant un monomère neuf au ribosome. Les monomères doivent être fixés aux ARNt, qui sont les molécules qui les transportent dans le ribosome. Beaucoup de procédés actuels pour fixer des monomères aux ARNt sont difficiles et longs, mais un flexizyme appelé de procédé relativement neuf active une pièce d'assemblage plus facile et plus flexible des monomères.

Pour développer les règles de modèle pour l'usage du flexizyme, les chercheurs ont produit 37 monomères qui étaient neufs au ribosome d'un divers répertoire des échafaudages. Puis, ils ont prouvé que les monomères qui pourraient être fixés aux ARNt pourraient être employés pour effectuer des dix des hybrides neufs de peptide. En conclusion, ils ont validé leurs règles de modèle en guidant prévisible la recherche des monomères bien plus neufs.

« Avec le modèle neuf statue, nous prouvent que nous pouvons éviter les approches de test et erreur qui ont été historiquement associées à développer les monomères neufs à l'usage du ribosome, » Jewett avons dit.

Ces règles neuves de modèle devraient accélérer le rythme dans lequel les chercheurs peuvent comporter les monomères neufs, qui éventuel mèneront aux bioproducts neufs synthétisés par le ribosome. Par exemple, les matériaux faits de monomères protéase-résistants pourraient mener aux traitements antibiotiques qui combattent la résistance aux antibiotiques en hausse.

La recherche fait partie du Ministère du programme multidisciplinaire d'initiatives de la recherche universitaire de la Défense, supporté par ARO, dans lequel Jewett fonctionne avec des chercheurs de trois autres universités pour reengineer le ribosome comme catalyseur biologique pour préparer les polymères chimiques nouveaux. ARO est un élément du laboratoire de recherche des forces terrestres de la commande de développement de potentiel de combat de l'armée américaine.

« C'est que le ribosome peut faciliter la largeur des monomères que nous avons montrés, » Jewett étonnant a dit. « Qui est réellement d'une manière encourageante pour de futurs efforts aux ribosomes de repurpose. »

Les chercheurs à l'Université du Texas chez Austin travaillent à une technologie assimilée pour développer l'adhérence et les matériaux adaptatifs et sensibles en tant qu'élément d'un accord de collaboration avec ARL et contrats à terme de forces terrestres commandent.

Source:
Journal reference:

Lee, J., et al. (2019) Expanding the limits of the second genetic code with ribozymes. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-019-12916-w.