Международная команда исследователей под руководством доцента Ника Наира совершила важный прорыв в области синтетической биологии. Ученые смогли преодолеть главное технологическое ограничение, мешавшее использовать уникальную природную сверхустойчивость бактериальных спор в коммерческих целях.
Когда бактерии сталкиваются с экстремальным холодом, жарой, засухой или дезинфицирующими средствами, они переходят в режим гибернации и формируют споры — защитные твердые сферы, покрытые многослойной белковой броней. В таком состоянии они могут проводить столетия без намека на разрушение.
Биоинженеры давно пытаются использовать эту стабильность: они прикрепляют («пришивают») к белковой оболочке спор различные полезные ферменты, катализаторы или антигены для вакцин. Такие биопрепараты можно хранить годами без холодильников и использовать в агрессивных химических средах. Однако до сих пор ученым удавалось использовать в качестве посадочных площадок всего 12 из почти 50 белков оболочки, что сильно сужало возможности нанотехнологии.
В новой работе авторы расширили список доступных для инженерного слияния белков сразу до 33 вариантов. Чтобы доказать эффективность метода, биологи прикрепили к белкам оболочки ферменты, расщепляющие полиэтилентерефталат (ПЭТ) — твердый пластик, из которого производят бутылки для воды и автокомпоненты.
Скрининг новой библиотеки белков показал впечатляющие результаты. При использовании специфического белка оболочки SscA активность расщепления мономеров пластика выросла сразу в 4 раза по сравнению со всеми старыми методами. Для уничтожения кусков твердого пластика идеальным посадочным местом оказался поверхностный белок CotY. Более того, ученые придумали, как комбинировать разные ферменты на одной споре, чтобы запускать многоступенчатый процесс: сначала спора крошит твердый пластик, а затем перерабатывает выделившиеся химикаты в экологически безопасные соединения.
Важным аспектом разработки стала биологическая безопасность. Чтобы исключить риск того, что модифицированные споры оживут в дикой природе и превратятся в размножающиеся бактерии, генетики удалили из их ДНК пять специфических генов. Теперь они навсегда останутся стабильными «спящими» нанофабриками.
Помимо утилизации отходов, разработанный метод ускорит создание пероральных вакцин без использования игл, которые можно будет без потери свойств доставлять в самые отдаленные и жаркие регионы планеты в обычных почтовых посылках.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Обложка: magnific