Короче говоря, они хотят дать биофильмам реконструкцию и разработали новую систему разработки белка под названием, СВЯЗЫВАЮТ, чтобы сделать так. Используя СВЯЗЫВАЮТ, который обозначает Объединенный с биофильмом Показ Нановолокна, команда заявила, что биофильмы могли быть завтрашними живущими литейными заводами для крупномасштабного производства биоматериалов, которые могут быть запрограммированы, чтобы обеспечить функции, не возможные с существующими материалами. Они сообщили о доказательстве понятия по своей природе Коммуникации.«Большая часть связанного с биофильмом исследования сегодня сосредотачивается о том, как избавиться от биофильмов, но мы демонстрируем здесь, что можем спроектировать эти супер жесткие естественные материалы, чтобы выполнить определенные функции – таким образом, мы можем хотеть их вокруг в определенных количествах и для определенных заявлений», сказал Преподаватель Ядра Института Висса Нил Джоши, доктор философии, ведущий автор исследования.
Джоши – также Адъюнкт-профессор Химической и Биологической Разработки в Школе Гарварда Технических и прикладных наук (МОРЯ).Биофильмы также самособираются и самозаживают. «Если они повреждены, они растут назад, потому что они – живые ткани», сказал ведущий автор Питер Нгуен, доктор философии, Постдокторант в МОРЯХ Института и Гарварда Wyss.
Биофильмы – сообщества бактерий, устроенных в слизистой, но чрезвычайно жесткой, матрице внеклеточного материала, состоявшего из сахара, белков, генетического материала и больше. Во время биофильма бактерии человека формирования качают белки, которые самособираются вне клетки – создание запутанных сетей волокон, которые по существу склеивают клетки в сообщества, которые сохраняют бактерии более безопасными, чем они были бы самостоятельно.Интерес к разработке биофильма взлетает, и в то время как несколько других команд недавно разработали генетические инструменты, чтобы управлять формированием биофильма, команда Джоши изменила состав самого внеклеточного материала – по существу превращение его в производственную платформу саморепликации, чтобы произвести в большом количестве безотносительно материала, который они хотят произвести.«До недавнего времени было недостаточно сотрудничества между синтетическими биологами и исследователями биоматериалов, чтобы эксплуатировать синтетический потенциал биофильмов этот путь.
Мы пытаемся устранить тот разрыв», сказал Джоши.Команда генетически плавила белок с конкретной желаемой функцией – например, одно известное, чтобы придерживаться стали – на маленький белок под названием CsgA, который уже произведен E. coli бактерии. Приложенная область тогда продвинулась для поездки посредством естественного процесса, которым CsgA спрятался вне клетки, где это самособралось в супержесткие белки, названные крахмалистыми нановолокнами.
Эти крахмалистые белки сохранили функциональность добавленного белка – гарантирующий в этом случае, что биофильм придерживался стали.Крахмалистые белки традиционно получают плохой рэп для своей роли в порождении огромных медицинских проблем, таких как болезнь Альцгеймера, но в этом случае их роль фундаментальна для создания, СВЯЗЫВАЮТ настолько прочный. Эти amyloids могут спонтанно собраться в волокна, которые, в развес, более прочны, чем сталь и более жестки, чем шелк.
«Мы взволнованы многосторонностью метода, также», сказал Джоши. Команда продемонстрировала способность плавить 12 различных белков к белку CsgA с широко переменными последовательностями и длинами.
Это означает в принципе, что они могут использовать эту технологию, чтобы показать фактически любую последовательность белка – значительная особенность, потому что белки выполняют множество впечатляющих функций от закрепления до иностранных частиц к выполнению химических реакций, передаче сигналов, оказанию структурной поддержки, и транспортировке или хранению определенных молекул.Мало того, что эти функции могут быть запрограммированы в биофильм по одному, но они могут быть объединены, чтобы создать многофункциональные биофильмы также.
Понятие микробной фабрики не новое, но впервые это применяется к материалам, в противоположность разрешимым молекулам как наркотики или топливо. «Мы по существу программируем клетки, чтобы быть заводами по изготовлению», сказал Джоши. «Они только производят сырье как стандартный блок, они организуют собрание тех блоков в более высокие структуры заказа и поддерживают ту структуру со временем».«Основополагающая работа, которую Neel и его команда делают с биофильмами, предлагает проблеск в намного более экологически стабильное будущее, где гигантские фабрики уменьшены до размера клетки, которую мы можем программировать, чтобы произвести новые материалы, которые удовлетворяют наши повседневные потребности – от текстиля до энергии и экологической очистки», сказал Директор-основатель Института Висса Дон Ингбер, Доктор медицины, доктор философии.
На данный момент команда продемонстрировала способность программировать E. coli биофильмы, которые придерживаются определенных оснований, таких как сталь, другие, которые могут остановить множество белков или продвинуть templating серебра для строительства нанопроводов.