Attenzione: questa pagina è una traduzione automatica di questa pagina originariamente in lingua inglese. Si prega di notare in quanto le traduzioni sono generate da macchine, non tutte le traduzioni saranno perfetti. Questo sito web e le sue pagine web sono destinati ad essere letto in inglese. Ogni traduzione del sito e le sue pagine web possono essere imprecise e inesatte, in tutto o in parte. Questa traduzione è fornita per comodità.

I ricercatori sviluppano l'approccio di chimica per polimerizzare le proteine dentro i microbi

I ricercatori al banco di McKelvey di assistenza tecnica all'università di Washington a St. Louis hanno sviluppato un approccio sintetico di chimica per polimerizzare i microbi costruiti interno delle proteine. Ciò ha permesso ai microbi di produrre la proteina di muscolo di alto peso molecolare, titin, che poi è stato filato nelle fibre.

La loro ricerca è stata pubblicata lunedì 30 agosto nelle comunicazioni della natura del giornale.

Inoltre: “La sua produzione può essere economica ed evolutiva. Può permettere a molte applicazioni che la gente precedentemente aveva pensato circa, ma con le fibre di muscolo naturali,„ ha detto Fuzhong Zhang, professore nel Dipartimento per l'energia l'ingegneria ambientale & chimica. Ora, queste applicazioni possono giungere a buon fine senza l'esigenza dei tessuti animali reali.

La proteina sintetica del muscolo prodotta nel laboratorio di Zhang è titin, una delle tre componenti proteiche principali del tessuto del muscolo. Critica ai sui beni meccanici è la grande dimensione molecolare del titin. “È la proteina più più conosciuta in natura,„ ha detto Cameron Sargent, uno studente di PhD nella divisione delle scienze biologiche e biomediche e un primo autore sul documento con Christopher Bowen, un laureato recente di PhD del Dipartimento per l'energia l'ingegneria ambientale & chimica.

Le fibre di muscolo sono state di interesse a lungo, Zhang ha detto. I ricercatori stanno provando a progettare i materiali con i simili beni ai muscoli per varie applicazioni, quale in robotica di morbidezza.

Noi ci siamo domandati, “perché appena direttamente non facciamo i muscoli sintetici? “. Ma non stiamo andando raccoglierli dagli animali, noi useremo i microbi per farlo.„

Fuzhong Zhang, il professor, Dipartimento per l'energia ingegneria ambientale & chimica, università di Washington a St. Louis

Per aggirare alcune delle emissioni che impediscono tipicamente ai batteri di produrre le grandi proteine, il gruppo di ricerca ha costruito i batteri per radunare i più piccoli segmenti della proteina nei polimeri ultraelevati del peso molecolare intorno a due megadaltons nella dimensione - circa 50 volte la dimensione di una proteina batterica media. Poi hanno usato un trattamento difilatura per convertire le proteine in fibre che erano di intorno dieci micron di diametro, o in decime lo spessore di capelli umani.

Lavorando con i collaboratori giovane Shin giugno, professore nel Dipartimento per l'energia, l'ingegneria ambientale & chimica e Sinan Keten, professore nel dipartimento dell'ingegneria meccanica alla Northwestern University, il gruppo poi ha analizzato la struttura di queste fibre per identificare i meccanismi molecolari che permettono alla loro combinazione unica di resistenza eccezionale, di resistenza e di capacità ammortizzante, o la capacità dissipare l'energia meccanica come calore.

Oltre ai vestiti operati o all'armatura protettiva (ancora, le fibre sono più dure del Kevlar, il materiale utilizzato in giubbotti antiproiettili), Sargent ha precisato che questo materiale ha molte applicazioni biomediche potenziali pure. Poiché è quasi identico alle proteine trovate nel tessuto del muscolo, questo materiale sintetico è presumibilmente biocompatibile e potrebbe quindi essere un grande materiale per le suture, assistenza tecnica del tessuto, ecc.

Il gruppo di ricerca di Zhang non intende fermarsi con la fibra di muscolo sintetica. Il futuro probabilmente giudicherà i materiali più unici permessi a dalla loro strategia microbica della sintesi. Bowen, Cameron e Zhang file una richiesta di brevetto basata sulla ricerca.

“La bellezza del sistema è che è realmente una piattaforma che può applicarsi dovunque,„ Sargent ha detto. “Possiamo catturare le proteine dai contesti naturali differenti, quindi li mettiamo in questa piattaforma per polimerizzazione e criamo le più grandi, proteine più lunghe per varie applicazioni materiali con un maggior sostentamento economico.„

Source:
Journal reference:

Bowen, C. H., et al. (2021) Microbial production of megadalton titin yields fibers with advantageous mechanical properties. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-25360-6.