Синтетическая биология – очень междисциплинарная область, которая объединяет биологию, химию и физику с разработкой. Его цель состоит в том, чтобы проектировать молекулярные фабрики и синтетические клетки с новыми свойствами или функциями для применений в здравоохранении, промышленности или биологическом и медицинском исследовании. Такие искусственные системы находятся в миллимикроне, измеряют и построены, объединившись и собрав существующие, синтетические или спроектированные стандартные блоки (например, белки).
У молекулярных систем есть диапазоны широкого применения, например, для синтеза химического соединения, вывоза отходов, энергоснабжения и медицинского диагноза или лечения.В этом контексте Молекулярное Системное проектирование NCCR приносит швейцарским ученым из различных дисциплин вместе, чтобы стимулировать инновации и обратиться к существующим и будущим проблемам. Бернский университет представлен лабораторией Fotiadis в NCCR MSE.
Наномашины для энергетического преобразованияОбеспечивающие энергию стандартные блоки важны, чтобы привести молекулярные системы в действие. Управляемые светом протонные насосы, такие как мембранный белок proteorhodopsin представляют превосходные наномашины для эффективного энергетического преобразования. Энергия света, например, солнечная энергия, легкодоступна и эффективно используемая proteorhodopsin, чтобы установить протонные градиенты через мембраны, которые отделяют два различных отделения.
Такие градиенты могут тогда использоваться, чтобы вести управляемым протоном стандартными блоками молекулярных систем, например управляемых протоном транспортерами. Живые клетки обычно используют протонные градиенты, чтобы привести в действие процессы, такие как импорт и экспорт растворов и ионов через транспортеры и синтеза метаболитов.
Устранение короткого замыканияИспользуя общепринятые методики для собрания proteorhodopsin и мембранные белки в целом, в контейнеры, такие как липосомы или polymerosomes (т.е., сферические структуры, состоящие из липида или мембран полимера), симметричная интеграция в мембранах наблюдается, ведя, чтобы сорвать и неудача в установлении протонного градиента. Поэтому участники от группы Fotiadis, в особенности доктор Дэниел Хардер и Штефан Хирши, вместе с коллегами от NCCR MSE осуществили химический релейный выключатель в proteorhodopsin, таким образом расширив его многосторонность и позволив учреждение асимметричного распределения функциональных proteorhodopsin белков в мембранах, выборочно дезактивировав одну из двух возможных ориентаций.
Эта спроектированная версия proteorhodopsin представляет первый управляемый светом протонный насос и возбуждающий стандартный блок, который может быть активирован и дезактивирован химически, чтобы ответить требованиям молекулярной системы. «Возможные применения этого универсального обеспечивающего энергию стандартного блока на определенных молекулярных фабриках представляют свет – и солнечное включение производства молекул, таких как универсальная энергетическая валюта жизни ATP (аденозиновый трифосфат) и биоисправления загрязнителей, таких как антибиотики в водных ресурсах», говорит Фотиэдис. Исследование было опубликовано в научном журнале Angewandte Chemie International Edition.