一种快速创建复杂分子的方法
细胞非常善于创造复杂的分子,如治疗剂,并且可以比我们许多最好的工厂做得更好。
合成生物学家希望重新设计细胞以使这些分子满足特定需求,包括药物和能量应用。但是,试错过程既困难又耗时,并且经常与细胞的其他目标和过程竞争,如生长和生存。
西北大学开发的一种新方法结合了两种最先进的研究方法,以创建一种快速,有效的方法来设计和分析代谢途径。
这些方法 - 无细胞蛋白质合成和自组装单层解吸电离(SAMDI)质谱 - 结合起来,成为一种新工具,帮助工程师更好地了解产生分子的途径。
“通过这两种方法,我们可以在一天内建立数以千计的潜在混合物并对其进行全面测试,这将为合成生物学家提供新的见解和设计规则,”生物医学的Henry Wade Rogers教授Milan Mrksich说。西北麦考密克工程学院的工程,化学,细胞和分子生物学。他还是西北大学合成生物学中心的联合主任。
结果于6月5日发表在Science Advances杂志上。Michael Jewett,Charles Deering McCormick卓越教学教授,化学和生物工程教授,以及合成生物学中心的联合主任,是该研究的共同作者。
通过无细胞合成
产生酶细胞通过酶发展出复杂的分子,这种蛋白质用于将一种分子转化为另一种分子。通过一系列这些转化,代谢物成为一个复杂的分子,通常与社会利益相关。
对于工程师来说,模仿这个过程,他们需要确定需要哪些酶来为他们提供所需的分子。一旦他们了解了代谢途径,他们就可以设计一种细胞 - 通常是细菌细胞 - 来制造酶来产生目标分子。例如,辅酶A(CoA)是代谢中的中心分子,合成生物学家利用其依赖途径设计抗疟药物,啤酒酵母和先进的生物燃料。
但是找到这些途径是一个反复试验的过程,可能需要花费数天时间来设计并测试结果。为了解决这个问题,Jewett的实验室开发了一种无细胞蛋白质合成过程,它只能产生制造目标产物分子所需的酶,但不必使用整个细胞本身。在这里,实验室创造了酶,使它们能够在反应管中混合和匹配潜在的酶,而不是让它们的最终目标与细胞的其他目标相竞争,比如维持它的新陈代谢。
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