Les bactéries de notre planète contiennent des usines de la taille du nanomètre qui font beaucoup de choses différentes. Certains fabriquent des nutriments, d'autres isolent des matières toxiques qui pourraient nuire aux bactéries. Nous avons à peine effleuré la surface de leur diversité fonctionnelle.

Mais tous partagent un extérieur commun, une coque faite de tuiles protéinées, que les chercheurs de la Michigan State University apprennent à manipuler en laboratoire. Cela leur permettra de construire des usines de leur propre conception, en utilisant les blocs de construction naturels. En effet, les scientifiques voient les structures comme une source de nouvelles technologies. Ils essaient de les réutiliser pour faire des choses qu'ils ne font pas dans la nature.

Dans une nouvelle étude, le laboratoire de Cheryl Kerfeld rapporte une nouvelle coquille génétiquement modifiée, basé sur les structures naturelles et les principes de l'évolution des protéines. La nouvelle coque est plus simple, fait d'une seule protéine conçue. Il sera plus facile de travailler avec et, peut-être, même évoluer en laboratoire. L'étude est publiée dans ACS Biologie Synthétique .

Les coquilles naturelles sont constituées de jusqu'à trois types de protéines. Le plus abondant est appelé BMC-H. Six protéines BMC-H se réunissent pour former une forme hexagonale pour carreler le mur.

A un moment de l'histoire de l'évolution, certaines paires de protéines BMC-H se sont jointes, en tandem. Trois de ces fusions, appelé BMC-T, joindre pour former également une forme hexagonale.

"Les deux moitiés d'une protéine BMC-T peuvent évoluer séparément tout en restant côte à côte, parce qu'ils sont fusionnés, " a déclaré Bryan Ferlez, un post-doctorat au laboratoire de Kerfeld. "Cette évolution permet une diversité dans les structures et les fonctions des protéines shell BMC-T, quelque chose que nous voulons recréer par conception en laboratoire."

S'inspirant de cette évolution naturelle des protéines de la coquille, l'équipe a créé une protéine BMC-T artificielle, appelé BMC-H2, en fusionnant deux séquences de protéines BMC-H ensemble. Le nouveau design a été un succès.

"À notre surprise, Les protéines BMC-H2 forment des coquilles d'elles-mêmes, " a déclaré Sean McGuire, ancien étudiant de premier cycle en recherche et technicien au laboratoire de Kerfeld. "Ils ressemblent à des boules de wiffle, avec des lacunes dans la coque, "

C'est parce que les coquilles naturelles sont icoshedral, ce qui signifie qu'ils sont faits d'hexamères et de pentamères, pensez à un ballon de football.

Prochain, l'équipe a comblé les lacunes dans la coque de la balle wiffle avec BMC-P, le troisième type de protéine de coquille qui forme des pentamères.

"Le résultat est une coquille, environ 25 nanomètres de large, composé de seulement deux types de protéines :les nouveaux BMC-H2 et BMC-P, ", dit Bryan. "C'est environ la moitié de la taille de la structure construite avec les trois types de protéines."

Le prochain objectif est de l'équiper d'enzymes personnalisées et de l'affiner pour améliorer les réactions chimiques à l'intérieur. La nouvelle coque « conceptrice » pourrait avoir des utilisations dans la production de biocarburants, applications médicales et industrielles.