Les navires aident à gérer la logistique complexe pour livrer les produits aux consommateurs. Les futures nano-usines artificielles auront également besoin d'une chaîne de "nano" véhicules logistiques pour livrer les produits. Crédit :Max Pixel/CC0 Domaine public
Lorsque nous achetons un nouveau téléphone ou ordinateur portable en ligne, nous supposons qu'il sera livré à notre porte dans quelques jours.
Mais nous manquons surtout la logistique complexe qui rend cela possible :navires, Avions, les trains, et des camions qui transportent des produits, à partir des matières premières dans les mines, aux usines pour l'assemblage, aux entrepôts pour le stockage, et jusqu'à nos portes.
Les scientifiques du laboratoire de recherche sur les plantes MSU-DOE tentent de construire des nano-usines artificielles pour produire de manière durable des matériaux industriels ou des outils médicaux.
Et comme pour acheter de nouveaux téléphones, ces nano-usines artificielles du futur auront besoin d'une armée de « nano » véhicules pour livrer des produits chimiques de valeur.
Mais nous n'en savons pas encore assez sur la logistique.
Il s'avère que les bactéries dans la nature ont le modèle à copier. Ils abritent des nano-usines, appelés microcompartiments bactériens (BMC) - qui remplissent de nombreuses fonctions, selon l'hôte.
Chez les cyanobactéries, par exemple, Les BMC fabriquent des composés utiles à partir du dioxyde de carbone extrait de l'atmosphère. Ou, certaines bactéries pathogènes les utilisent pour supplanter les « bonnes » bactéries.
Dans une nouvelle étude, publié dans la revue Biochimie , Jeff Plegaria et le laboratoire Kerfeld révèlent la structure et la fonction d'une protéine BMC très répandue qui contribue à la logistique de création de produits, nous rapprocher de la réutilisation des BMC pour nos propres usages.
Description de la flavoprotéine Fld1C
Jeff et ses collègues ont remarqué que de nombreux BMC naturels - en particulier un type qui dégrade le carbone pour aider à fabriquer des composés énergétiques utiles - contiennent des gènes pour les flavoprotéines juste à côté des gènes principaux responsables de la construction et du fonctionnement des BMC.
Le laboratoire de Kerfeld a analysé plus de 200 ensembles d'ADN de cyanobactéries, vers la construction d'usines synthétiques qui produiront des carburants verts ou des produits de diagnostic médical. Crédit :Université d'État du Michigan
Les gènes primaires comprennent des instructions pour la construction et la gestion des BMC, transporter des matériaux dans les deux sens, etc.
Et étant proche des gènes de base, les flavoprotéines jouent un rôle important dans les BMC.
Donc, à quoi servent les flavoprotéines ?
"Ce sont des protéines de transfert d'électrons trouvées dans de nombreuses bactéries et autres voies biologiques dans la nature. Transfert d'électrons, ou flux, est un processus fondamental dans la nature, " dit Jeff.
« La compréhension du flux d'électrons dans les BMC est cruciale, car il fait partie de la chaîne de montage qui mène à la création des produits chimiques finaux. Mais, nous ne savons toujours pas grand-chose sur le fonctionnement des flavoprotéines dans les BMC."
Dans l'étude, Jeff a zoomé sur une flavoprotéine BMC, que son groupe a nommé Fld1C.
Ils ont pu le caractériser, révélant sa structure, décrivant ses caractéristiques physiques, et confirmant sa capacité à participer à des réactions de transfert d'électrons.
"Avec l'aide des scientifiques du Laboratoire national d'Argonne, nous avons généré un agent qui peut transmettre un électron à un accepteur consentant. Nous avons réussi à montrer que notre flavoprotéine Fld1C accepte un électron de cet agent."
« La compréhension de cette logistique – comment les électrons entrent et sortent des BMC – est vitale pour créer et contrôler des BMC synthétiques pour des applications personnalisées. »
De telles applications pourraient inclure la production de matériaux industriels comme le caoutchouc ou le pétrole, sans dépendre des combustibles fossiles.
Ou nous pourrions construire des outils médicaux qui désarment les BMC dans les "mauvaises" bactéries - comme la salmonelle - et les empêchent de faire des ravages.
