Tokyo Tech’teki araştırmacılar, hücre içi mühendisliğin ümit verici katalitik özelliklere haiz fonksiyonel protein kristallerini sentezlemek için kuvvetli bir vasıta olabileceğini gösteriyor. Genetiği değiştirilmiş bakterileri çevre dostu bir bireşim platformu olarak kullanan araştırmacılar, suni fotosentez için hibrit katı katalizörler üretti. Bu katalizörler yüksek aktivite, stabilite ve dayanıklılık sergileyerek tavsiye edilen yenilikçi yaklaşımın potansiyelini vurgulamaktadır.
Protein kristalleri, düzgüsel kristaller şeklinde, çeşitli özelliklere ve büyük bir kişiselleştirme potansiyeline haiz, iyi düzenlenmiş moleküler yapılardır. Hücrelerin içinde bulunan malzemelerden organik olarak bir araya gelebilirler; bu, yalnızca bireşim maliyetlerini büyük seviyede azaltmakla kalmaz, hem de çevresel etkilerini de azaltır.
Protein kristalleri, çeşitli fonksiyonel molekülleri barındırabilmeleri sebebiyle katalizör olarak ümit verici olsa da, mevcut teknikler yalnızca ufak moleküllerin ve rahat proteinlerin bağlanmasına olanak sağlamaktadır. Bu yüzden, enzim immobilizasyonu için tüm potansiyellerinden yararlanmak amacıyla hem organik enzimleri hem de bileşik fonksiyonel molekülleri taşıyan protein kristalleri üretmenin yollarını bulmak zorunludur.
Bu çerçevede, Profesör Takafumi Ueno liderliğindeki Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden (Tokyo Tech) bir araştırmacı ekibi, protein kristallerine dayalı hibrit katı katalizörler üretmek için yenilikçi bir strateji geliştirdi. ‘de gösterilen makalelerinde açıklanmış olduğu şeklinde Nano Harfler 12 Temmuz 2023’te, yaklaşımları hücre içi mühendislik ile rahat bir yaklaşımı birleştiriyor laboratuvar ortamında Suni fotosentez için katalizör üretme süreci.
Hibrit katalizörün yapı taşı, sistemi enfekte eden bir virüsten türetilen bir protein monomeridir. Bombyx mori ipekböceği. Araştırmacılar bu proteini kodlayan geni insan vücuduna tanıttı. Escherichia coli Üretilen monomerlerin trimerler oluşturduğu bakteriler, N-terminal a-sarmalları (H1) vasıtasıyla birbirlerine bağlanarak kendiliğinden stabil çokyüzlü kristallere (PhC’ler) dönüşürler. Ek olarak araştırmacılar, bir maya türünden alınan format dehidrojenaz (FDH) geninin değiştirilmiş bir versiyonunu E. coli genetik gizyazı. Bu gen, bakterilerin H1 terminallerine haiz FDH enzimleri üretmesine niçin olarak hücreler içinde hibrit H1-FDH@PhC kristallerinin oluşmasına yol açtı.
Ekip hibrit kristalleri E. coli bakterileri sonikasyon ve gradyan santrifüjleme yöntemiyle yok etti ve bu tarz şeyleri eozin Y (EY) adında olan suni bir ışığa duyarlılaştırıcı içeren bir çözeltiye batırdı. Netice olarak, merkezi kanalları bir eozin Y molekülünü barındırabilecek şekilde genetik olarak değiştirilmiş protein monomerleri, EY’nin hibrit kristale büyük miktarlarda stabil bağlanmasını kolaylaştırdı.
Bu ustaca süreç yardımıyla ekip, karbondioksiti (CO) dönüştürebilen son aşama etken, geri dönüştürülebilir ve termal olarak kesin EY·H1-FDH@PhC katalizörleri üretmeyi başardı.2) formatına (HCOO−) ışığa maruz kaldığında fotosentezi yansılamak eder. Ek olarak özgür enzimle karşılaştırıldığında immobilizasyon sonrasında katalitik aktivitelerinin %94,4’ünü korudular. Prof. Ueno, “Tavsiye edilen hibrit kristalin dönüşüm verimliliği, FDH’ye dayanan enzimatik suni fotosentez için daha ilkin bildirilen bileşiklerinkinden fazlaca daha yüksekti” diye vurguluyor. “Ek olarak, hibrit PhC, her ikisine de katlandıktan sonrasında katı protein toplanma durumunda kaldı in vivo Ve laboratuvar ortamında PhC’lerin kapsülleyici iskeleler olarak muhteşem kristalleşme kapasitesini ve kuvvetli plastisitesini gösteren mühendislik süreçleri.”
Genel olarak bu emek harcama, karmaşık fonksiyonel malzemelerin sentezini kolaylaştırmada biyomühendisliğin potansiyelini ortaya koymaktadır. “Kombinasyonu in vivo Ve laboratuvar ortamında Protein kristallerinin kapsüllenmesine yönelik teknikler, nanomateryaller ve suni fotosentez alanlarındaki araştırmalar için muhtemelen etkili ve çevre dostu bir strateji elde edecektir” diye bitiriyor Prof. Ueno.
Source: www.sciencedaily.com