Fartyg hjälper till att hantera den komplexa logistiken för att leverera produkter till konsumenterna. Framtida konstgjorda nanofabriker kommer också att behöva en kedja av logistiska "nano"-fordon för att leverera produkter. Kredit:Max Pixel/CC0 Public Domain
När vi köper en ny telefon eller bärbar dator online, vi antar att den kommer att levereras till vår dörr inom några dagar.
Men vi saknar mest den komplexa logistiken som gör det här:fartyg, flygplan, tåg, och lastbilar som flyttar produkter, utgående från råvaror i gruvor, till fabriker för montering, till lager för lagring, och upp till våra trösklar.
Forskare vid MSU-DOE Plant Research Laboratory försöker bygga konstgjorda nanofabriker för att på ett hållbart sätt producera industriella material eller medicinska verktyg.
Och som med att skaffa nya telefoner, dessa konstgjorda nanofabriker i framtiden kommer att behöva en armé av "nano"-fordon för att leverera värdefulla kemiska produkter.
Men vi vet inte tillräckligt om logistiken ännu.
Det visar sig att bakterier i naturen har ritningen för oss att kopiera. De rymmer nanofabriker, kallas bakteriella mikrokompartment (BMC) - som fyller många ändamål, beroende på värd.
I cyanobakterier, till exempel, BMC bygger användbara föreningar från koldioxid som dras från atmosfären. Eller, vissa patogena bakterier använder dem för att konkurrera ut "bra" bakterier.
I en ny studie, publiceras i tidskriften Biokemi , Jeff Plegaria och Kerfeld-labbet avslöjar strukturen och funktionen hos ett utbrett BMC-protein som bidrar till logistiken för att skapa produkter, tar oss närmare att återanvända BMC:er för vårt eget bruk.
Beskriver Fld1C flavoproteinet
Jeff och hans kollegor märkte att många naturliga BMC - särskilt en typ som bryter ned kol för att hjälpa till att göra användbara energiföreningar - innehåller gener för flavoproteiner precis bredvid de primära gener som är ansvariga för att konstruera och driva BMC.
Kerfeld-labbet har analyserat över 200 uppsättningar DNA från cyanobakterier, mot att en dag bygga syntetiska fabriker som kommer att producera gröna bränslen eller medicinska diagnostiska produkter. Kredit:Michigan State University
Primära gener inkluderar instruktioner för att bygga och hantera BMC, transportera material fram och tillbaka, och så vidare.
Och att vara nära kärngenerna innebar att flavoproteiner spelar en viktig roll inom BMC.
Så, vad gör flavoproteiner?
"De är elektronöverföringsproteiner som finns i många bakterier och andra biologiska vägar i naturen. Elektronöverföring, eller flöde, är en grundläggande process i naturen, " säger Jeff.
"Att förstå elektronflödet i BMC:er är avgörande, eftersom det är en del av det löpande bandet som leder till skapandet av slutliga kemiska produkter. Men, vi vet fortfarande inte mycket om hur flavoproteiner fungerar i BMC."
I studien, Jeff zoomade in på ett BMC-flavoprotein, som hans grupp döpte till Fld1C.
De kunde karakterisera det, avslöjar dess struktur, beskriver dess fysiska egenskaper, och bekräftar dess förmåga att delta i elektronöverföringsreaktioner.
"Med hjälp av forskare vid Argonne National Laboratory, vi genererade ett medel som kan skicka en elektron vidare till en villig acceptor. Vi visade framgångsrikt att vårt Fld1C-flavoprotein accepterade en elektron från det medlet."
"Att förstå denna logistik – hur elektroner flödar in och ut ur BMC:er - är avgörande för att bygga och kontrollera syntetiska BMC:er för anpassade applikationer."
Sådana applikationer kan innefatta tillverkning av industriella material som gummi eller petroleum, utan att förlita sig på fossila bränslen.
Eller så kan vi bygga medicinska verktyg som avväpnar BMC i "dåliga" bakterier – som Salmonella – och förhindrar dem från att orsaka deras förödelse.
