Синтетическая биология позволяет микробам создавать мышцы

Исследователи из Инженерной школы Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе разработали подход синтетической химии для полимеризации белков внутри генетически модифицированных микробов. Это позволило микробам производить высокомолекулярный мышечный белок титин, который затем был вытянут в волокна.

Исследование опубликовано 30 августа в журнале Nature Communications.

Ключевые моменты:

• Белок: Синтетический мышечный белок — это титин, один из трёх основных белковых компонентов мышечной ткани. Это крупнейший известный белок в природе.

• Производство: Чтобы заставить бактерии производить такой крупный белок, исследователи сконструировали их так, чтобы они собирали более мелкие сегменты белка в полимеры сверхвысокой молекулярной массы размером около двух мегадальтон (примерно в 50 раз больше среднего бактериального белка).

• Формирование волокон: Белки были преобразованы в волокна диаметром около десяти микрон (десятая часть толщины человеческого волоса) с помощью процесса мокрого прядения.

• Свойства: Анализ структуры волокон выявил механизмы, обеспечивающие уникальное сочетание исключительной прочности, toughness (вязкости разрушения) и демпфирующей способности (способности рассеивать механическую энергию в виде тепла).

  • Волокна прочнее, чем кевлар (материал для бронежилетов), а также хлопка, шёлка или нейлона.

• Преимущества и применение:

  • Производство может быть дёшево и масштабируемо, без использования тканей животных.
  • Потенциальное применение включает биомедицинские области (швы, тканевая инженерия) благодаря биосовместимости, а также в мягкой робототехнике, защитной экипировке и даже в производстве одежды.

• Перспективы: Разработанная система является платформой, которую можно применять для полимеризации различных белков из природных источников для создания новых материалов с повышенной устойчивостью. На технологию подана заявка на патент.