21 септември 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Синтетичната биология накара микробите да изграждат мускули

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 01 септември 2021 в 00:01 35940
Изследователи от инженерното училище McKelvey във Вашингтонския университет в Сейнт Луис са разработили метод на синтетичната химия за полимеризация на протеини вътре в генно модифицирани микроби. Това дава възможност на микробите да произвеждат мускуления протеин с високо молекулно тегло, титин, който след това се преде във влакна. В бъдеще такъв материал може да се използва за облекло или дори за предпазни средства. Кредит: Washington University in St. Louis

Бихте ли носили дрехи от мускулни влакна? Връзки на обувки или дори като колан? Може да звучи малко странно, но ако тези влакна могат да издържат повече напрежение на скъсване, отколкото памук, коприна, найлон или дори кевлар, тогава защо не?

Не се притеснявайте, този мускул може да бъде произведен, без да се навреди на нито едно животно.

Изследователи от инженерния факултет McKelvey във Вашингтонския университет в Сейнт Луис са разработили метод на синтетичната химия за полимеризация на протеини вътре в генно модифицирани микроби. Това дава възможност на микробите да произвеждат мускуления протеин с високо молекулно тегло, титин, който след това се преде на влакна.

Тяхното изследване е публикувано в понеделник, 30 август в списание Nature Communications.

"Производството му може да бъде евтино и мащабируемо. То може да даде възможност за много приложения, за които преди хората са мислили, но с естествени мускулни влакна", обяснява Фужун Джан (Fuzhong Zhang), професор в катедрата по енергетика, околна среда и химическо инженерство. Сега тези приложения могат да се реализират без да са необходими истински животински тъкани.

Синтетичният мускулен протеин, произведен в лабораторията на Джан, е титин, един от трите основни протеинови компонента на мускулната тъкан. От решаващо значение за механичните му свойства е големият молекулен размер на титина.

„Това е най-големият известен протеин в природата“, разказва д-р Камерън Сарджент (Cameron Sargent), студент в Департамента по биологични и биомедицински науки и първи автор на доклада заедно с Кристофър Боуен (Christopher Bowen), доктор на науките, възпитаник на катедра „Енергетика, околна среда и химическо инженерство“.

Мускулните влакна представляват интерес отдавна, коментира Джан. Изследователите се опитват да проектират материали със сходни на мускулите свойства за различни приложения, например в меката роботика.

„Чудехме се:„ Защо просто не направим директно синтетични мускули?“, споделя Джан. "Но без да ги добиваме от животни, ще използваме микроби, за да го направим."

За да заобиколи някои от проблемите, които обикновено пречат на бактериите да произвеждат големи протеини, изследователският екип проектира бактериите да сглобяват по-малки сегменти от протеина в полимери с изключително високо молекулно тегло около два мегадалтона по размер-около 50 пъти по-голям от средния бактериален протеин. След това изследователитете използват процес на мокро центрофугиране, за да превърнат протеините във влакна с диаметър около десет микрона или десета от дебелината на човешката коса.

След това учените анализират структурата на тези влакна, за да определят молекулярните механизми, които осигуряват тяхната уникална комбинация от изключителна здравина, якост и устойчивост на износване или способност да разсейват механичната енергия като топлина.

Освен модните дрехи или защитната броня (отново влакната са по-здрави от кевлара, материалът, използван в бронежилетки), Сарджент посочва, че този материал има и много потенциални биомедицински приложения. Тъй като е почти идентичен с протеините в мускулната тъкан, този синтетичен материал вероятно е биосъвместим и следователно може да бъде чудесен материал за хирургични конци, тъканно инженерство и т.н.

Изследователският екип на Джан няма намерение да се задоволи със синтетични мускулни влакна. В бъдеще вероятно ще може да се създадат още уникални материали, разрешени от тяхната стратегия за микробен синтез. Екипът е подал заявка за патент въз основа на изследването.

„Красотата на системата е, че тя наистина е платформа, която може да се прилага навсякъде“, отбелязва Сарджент. "Можем да вземем протеини от различни естествени контексти, след това да ги поставим в тази платформа за полимеризация и да създадем по-големи, по-дълги протеини за различни приложения на материали с по-голяма устойчивост".

Справка: Microbial production of megadalton titin yields fibers with advantageous mechanical properties, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25360-6

Източник: Synthetic biology enables microbes to build muscle
Washington University in St. Louis


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.