陸軍科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了如何構(gòu)建新型合成生物分子復(fù)合物，他們認(rèn)為這是生物模擬先進(jìn)材料的關(guān)鍵一步。他們的作品最近出現(xiàn)在3月份的“自然化學(xué)”雜志上。

來自美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實(shí)驗(yàn)室，陸軍公司研究實(shí)驗(yàn)室(也稱為ARL)和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分子生物科學(xué)系的研究人員組成的研究小組將成對(duì)的帶相反電荷的合成蛋白結(jié)合起來形成等級(jí)有序的，對(duì)稱結(jié)構(gòu)通過他們稱為“超荷電蛋白組裝”的策略。

ARL的綜合生物學(xué)研究科學(xué)家Jimmy Gollihar博士，以及德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的教授，Drs。Andrew Ellington和David W. Taylor，Jr。合作完成了這一發(fā)現(xiàn)。

研究人員表示，合成蛋白質(zhì)單位的表面電荷被人工增加，以產(chǎn)生帶正電荷或帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)單位來產(chǎn)生超荷電蛋白質(zhì)。此功能允許團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建僅由電荷驅(qū)動(dòng)的自組裝結(jié)構(gòu)。

作為這種能力的證明，該團(tuán)隊(duì)使用計(jì)算建模來設(shè)計(jì)兩種熒光蛋白，一種是超級(jí)陽性蛋白，另一種是超級(jí)陰性蛋白。

Gollihar解釋說，當(dāng)團(tuán)隊(duì)合成并混合相反增壓的熒光蛋白時(shí)，它產(chǎn)生了良好有序的聚集體。

“我們的簡(jiǎn)單帶電蛋白質(zhì)以一種在自然界中未被觀察到的方式組裝成有序的結(jié)構(gòu)，”Gollihar說。“這些原體是兩對(duì)帶相反電荷的熒光蛋白的聚集體。一旦原體形成，它們就可以通過改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度或pH來可逆地組裝。在非常低的離子強(qiáng)度下，蛋白質(zhì)組裝成大于細(xì)菌細(xì)胞。“

Gollihar表示，這開始解決有關(guān)如何將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成高級(jí)材料模板的問題。

“生物學(xué)在埃斯特羅姆級(jí)別的規(guī)模上是特殊的，目前的制造方法無法獲得，”他說。“通過研究這一級(jí)別的自組裝和功能化，應(yīng)該證明可以為許多與陸軍相關(guān)的應(yīng)用制造納米級(jí)材料。

他說，合成生物學(xué)是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)領(lǐng)域，具有破壞性的潛力，可以塑造陸軍在未來的作戰(zhàn)環(huán)境中如何戰(zhàn)斗并獲勝。

“這些努力之后將嘗試設(shè)計(jì)具有適合陸軍應(yīng)用的獨(dú)特性質(zhì)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如生物傳感和功能性涂層，”Gollihar說。“這種結(jié)構(gòu)的現(xiàn)成組裝表明，結(jié)合相反增壓的蛋白質(zhì)變體對(duì)可以提供廣泛的機(jī)會(huì)，通過其他未編程的相互作用產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)。”

這項(xiàng)基礎(chǔ)工作將繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模和組成，作為軍事環(huán)境轉(zhuǎn)型合成生物學(xué)的一部分，或ARFORM的重要研究計(jì)劃之一TRANSFORME。

“TRANSFORME是關(guān)于生物過程的可編程控制，不僅允許多域操作中的遠(yuǎn)征能力，而且還允許在操作節(jié)奏下適應(yīng)，這可以定義一個(gè)國(guó)家在戰(zhàn)斗中的主導(dǎo)地位，”項(xiàng)目經(jīng)理Dimitra Stratis-Cullum博士說?；ジ衅鳌?/p>