Инженерные белки могут улучшить производство лекарств и топлива в биотехнологиях

Исследователи из Университета Пердью разработали серию инженерных белков, которые могут улучшить биотехнологические процессы производства биотоплива, фармацевтических препаратов и товарных химикатов.

Накопление токсичных материалов в процессе производства может повредить здоровью клеток и обычно снижает общее количество производимого продукта. Существует мало инструментов для широкого решения этой проблемы.

Кевин Соломон, доцент кафедры сельскохозяйственного и биологического инжиниринга в Пердью, и его команда разработали серию инженерных белков на основе эластиноподобных полипептидов (ELP) — одиночных линейных цепочек аминокислот. ELP обладают свойством обратного фазового перехода: они агрегируют в ответ на определенные внешние триггеры, такие как температура и pH. Исследователи соединили эти ELP с факторами транскрипции — белками, связывающимися с ДНК, — чтобы контролировать экспрессию генов и регулировать накопление токсичных материалов.

"Наши регуляторы транскрипции распознают общие сигналы токсичности и, следовательно, могут быть применены к путям производства многих соединений", — сказал Соломон. — "Эти регуляторы настраиваемы, путем контроля структуры ELP, для создания обратной связи, которая срабатывает только при запрограммированных заданных значениях".

Регуляторы легко адаптируются к различным биотехнологическим процессам путем выбора подходящей точки перехода для заданного производственного пути. Они представляют собой универсальную настраиваемую платформу с четкими правилами проектирования, которую можно разработать для любого процесса. Существующие подходы специфичны для продукта и их трудно адаптировать.

"Наша система программируема, что означает, что мы можем вносить конкретные изменения в последовательность ELP, которые позволяют нам настраивать его свойства перехода, создавая библиотеку ELP, которые переходят при различных условиях", — сказал Логан Риднор, аспирант кафедры сельскохозяйственного и биологического инжиниринга. — "Мы можем нацеливаться на регуляцию конкретных генов, и поскольку мы используем фактор транскрипции, не являющийся родным для клетки, он не мешает собственным процессам, уже присутствующим в клетке".

Улучшая здоровье клеток в процессе биотехнологического производства, исследователи надеются оптимизировать выход ценных продуктов, таких как лекарства и топливо.

"Эта технология поможет нам перейти к более устойчивому биопроизводству, которое заменит или дополнит продукты из истощающихся запасов нефти, используя при этом менее агрессивные и опасные химикаты", — сказал Соломон.