30.08.2016 | Наука

Создана несуществующая в природе бактерия

Швейцарские биологи из Базельского университета и Высшей технической школы Цюриха создали бактерии, внутри которых работает искусственный фермент, не имеющий природного аналога.

Фото: NCCR Molecular Systems Engineering

Этот белок, содержащий атомы металла, способен катализировать промышленные химические реакции внутри живой клетки. Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Nature.

Металлофермент, названный biot-Ru-SAV, был создан с использованием биотин-стрептавидиновой технологии. Этот метод основан на высоком сродстве белка стрептавидина к витамину биотину. Различные соединения, привязанные к биотину, таким образом, могут быть внедрены в белок для создания искусственных ферментов. В данном случае ученые использовали металлоорганическое вещество, которое содержало в своей основе рутений.

Металлоорганические соединения представляют собой молекулы, имеющие по меньшей мере одну связь между металлом и атомом углерода. Они часто используются в качестве катализаторов в промышленных химических реакциях, однако плохо функционируют в водных растворах или в средах, напоминающих по своему составу содержимое биологической клетки. Для решения этой проблемы их включают в белковые молекулы.

Biot-Ru-SAV катализирует метатезис олефинов — реакцию между двумя алкенами, которые обмениваются группами атомов, находящимися при двойных связях. В результате образуется флуоресцентная молекула.

Ученые поместили искусственный фермент в периплазму кишечной палочки (Escherichia coli) — пространство между плазматической и внешней мембранами бактериальных клеток (присутствует только у грамотрицательных микроорганизмов). Среда периплазмы гораздо лучше подходит для осуществления метатезиса олефинов, поскольку в ней содержатся низкие концентрации ингибиторов металлоферментов, например глутатиона.

Исследователи оптимизировали biot-Ru-SAV с использованием принципов направленной эволюции. Они имитировали процесс естественного отбора, чтобы получить ферменты с улучшенными свойствами. Для этого ученые создали тысячи вариантов металлофермента и отбирали самые эффективные из них. Спустя несколько циклов, каталитические характеристики biot-Ru-SAV заметно улучшились.

ЛентаРу