ساخت نانوکارخانه مصنوعی برای مقاصد زیست‌فناوری

به گزارش روز پنجشنبه ستاد توسعه فناوری نانو، آزمایشگاه چریل کرفلد در دانشگاه ایالتی میشیگان یک نانوکارخانه مصنوعی تولید کرده که در آن از باکتری طبیعی استفاده شده است. نتایج این پروژه در آینده می‌تواند برای کاربردهای زیست‌فناوری، پزشکی و صنعتی استفاده شود.

نانوکارخانه‌های طبیعی در باکتری‌های سراسر کره‌ زمین یافت می‌شوند، برخی مواد مغذی برای باکتری‌ها تولید می‌کنند و برخی نیز مواد سمی می‌سازند که موجب آسیب به باکتری‌ و حتی مرگ آن‌ها می‌شود.

اما همه کارخانه‌ها یک نمای خارجی مشترک دارند، آن‌ها از یک پوسته ساخته شده‌اند که جنس پروتئینی دارد. دانشمندان قصد دارند تا با الهام از این باکتری‌ها، کارخانه‌های جدیدی بسازند و از آن‌ها در زیست‌فناوری استفاده کنند.

یکی از راه‌های هدایت آنزیم‌ها به این کارخانه‌ها، اتصال فیزیکی آن‌ها به انتهای پروتئین‌هایی است که در پوسته کارخانه‌ها تشکیل می‌شود، اما این کار، چالش برانگیز است.

قسمت انتهایی یا ترمینال بیشتر پروتئین‌های پوسته به سوی خارج کارخانه است. بنابراین، هر مولکولی که به انتهای پروتئین متصل شود روی سطح بیرونی و نه درون آن قرار می‌گیرد. اگر هدف این باشد که یک یا چند آنزیم را در یک کارخانه از بقیه محیط سلولی جدا نگه داشت، این کار مشکل خواهد بود.

برایان پرولز محقق دکتری در آزمایشگاه کرفلد می‌گوید: «برای این که پروتئین‌ها را به داخل کارخانه بفرستیم، نیاز به نوع جدیدی از واحدهای سازنده داریم که درون ساختار کارخانه قرار داده شده باشند. در واقع باید ترمینال را به سوی داخل کارخانه بکشانیم تا محموله و ماده هدفی که قرار است به این ترمینال‌ها متصل شود وارد بخش درونی کارخانه شوند.»

محققان این پروژه، پروتئینی به نام BMC-H را به‌ عنوان ماده سازنده به کار گرفتند و آن را با روشی به نام جابه‌جایی دایره‌ای، درون کارخانه قرار دادند به طوری که سر آن به سمت داخل کارخانه باشد. با این کار ترمینال موردنظر به سوی داخل کارخانه قرار می‌گیرد. این پروتئین مصنوعی شبیه به پروتئین طبیعی بوده با این تفاوت که انتهای آن به سوی داخل کارخانه است.

این نانوکارخانه سنتز شده با کارخانه طبیعی تفاوت ساختاری و ابعادی زیادی ندارد و می‌توان از آن برای مقاصد زیست‌فناوری استفاده کرد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان A designed bacterial microcompartment shell with tunable composition and precision cargo loading M در نشریه etabolic Engineering منتشر شده است.