La biología sintética es una disciplina de ingeniería emergente y en rápida evolución. Dentro de la Ingeniería de Sistemas Moleculares del NCCR, los científicos berneses han diseñado una versión químicamente conmutable de la proteorhodopsina de la bomba de protones impulsada por la luz, una herramienta esencial para alimentar eficientemente las fábricas moleculares y las células sintéticas.
La biología sintética es un campo altamente interdisciplinario, que combina biología, química y física con ingeniería. Su objetivo es diseñar fábricas moleculares y células sintéticas con propiedades o funciones novedosas para aplicaciones en la atención médica, la industria o la investigación biológica y médica.los sistemas están en la escala nanométrica y se construyen combinando y ensamblando bloques de construcción existentes, sintéticos o diseñados por ejemplo, proteínas .Los sistemas moleculares tienen amplios rangos de aplicación, por ejemplo, para síntesis de compuestos químicos, eliminación de desechos, suministro de energía y diagnóstico o tratamiento médico..
En este contexto, la Ingeniería de Sistemas Moleculares del NCCR reúne a científicos suizos de diferentes disciplinas para estimular la innovación y abordar los desafíos existentes y futuros. La Universidad de Berna está representada por el laboratorio Fotiadis en el NCCR MSE.
Nanomáquinas para la conversión de energía
Los bloques de construcción que proporcionan energía son esenciales para alimentar los sistemas moleculares. Las bombas de protones impulsadas por la luz, como la proteína proteodopsina de membrana, representan excelentes nanomáquinas para la conversión eficiente de la energía.establecer gradientes de protones a través de las membranas, que separan dos compartimentos diferentes. Estos gradientes se pueden usar para impulsar bloques de construcción de sistemas moleculares impulsados por protones, por ejemplo, transportadores impulsados por protones. Las células vivas comúnmente usan gradientes de protones para impulsar procesos como la importación y exportaciónde solutos e iones a través de transportadores, y la síntesis de metabolitos.
Eliminando el cortocircuito
Usando métodos comunes para el ensamblaje de proteorhodopsina y proteínas de membrana en general, en contenedores como liposomas o polimerosomas es decir, estructuras esféricas que consisten en lípidos o membranas de polímeros, se observa una integración simétrica en membranas que conduce a cortocircuito y fallaen el establecimiento de un gradiente de protones. Por lo tanto, los miembros del grupo Fotiadis, en particular el Dr. Daniel Harder y Stephan Hirschi, junto con colegas del NCCR MSE han implementado un interruptor de encendido y apagado químico en proteorhodopsina, ampliando así su versatilidad y permitiendo el establecimientode una distribución asimétrica de proteínas proteorodopsinas funcionales en membranas mediante la desactivación selectiva de una de las dos orientaciones posibles.
Esta versión de ingeniería de proteorhodopsin representa la primera bomba de protones impulsada por la luz y el bloque de construcción energizante que puede activarse y desactivarse químicamente para cumplir con los requisitos del sistema molecular ". Posibles aplicaciones de este bloque de construcción versátil que proporciona energía en moléculas moleculares específicasLas fábricas representan el poder de la luz y la energía solar de la producción de moléculas como la energía universal de la vida ATP trifosfato de adenosina y de la bioremediación de contaminantes como los antibióticos en los recursos hídricos ", dice Fotiadis. El estudio fue publicado en la revista científica Edición internacional Angewandte Chemie .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Berna . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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