Bakterier över vår planet innehåller nanometerstora fabriker som gör många olika saker. Vissa gör näringsämnen, andra isolerar giftiga material som kan skada bakterierna. Vi har knappt skrapat på ytan av deras funktionella mångfald.

Men alla delar ett gemensamt yttre, ett skal gjort av proteinplattor, att forskare från Michigan State University lär sig hur man manipulerar i labbet. Detta kommer att tillåta dem att bygga fabriker av sin egen design, använda de naturliga byggstenarna. Verkligen, forskare ser strukturerna som en källa till ny teknik. De försöker återanvända dem att göra saker de inte gör i naturen.

I en ny studie, Cheryl Kerfelds labb rapporterar ett nytt genetiskt framställt skal, baserad på naturliga strukturer och principerna för proteinevolution. Det nya skalet är enklare, gjord av endast ett enda designat protein. Det blir lättare att arbeta med och, kanske, även utvecklas i labbet. Studien publiceras i ACS syntetisk biologi .

Naturliga skal är gjorda av upp till tre typer av proteiner. Den vanligaste kallas BMC-H. Sex BMC-H-proteiner går samman för att bilda en hexagonform för att kakla väggen.

Någon gång i evolutionens historia, några par av BMC-H-proteiner blev sammanfogade, i tandem. Tre av dessa sammanslagningar, kallas BMC-T, sammanfoga för att också bilda en hexagonform.

"De två halvorna av ett BMC-T-protein kan utvecklas separat medan de stannar bredvid varandra, eftersom de är sammansmälta, " sa Bryan Ferlez, en postdoc i Kerfeld-labbet. "Denna utveckling möjliggör mångfald i strukturerna och funktionerna hos BMC-T-skalproteiner, något som vi vill återskapa genom design i labbet."

Utifrån denna naturliga utveckling av skalproteiner, laget skapade ett artificiellt BMC-T-protein, kallas BMC-H2, genom att sammansmälta två BMC-H-proteinsekvenser. Den nya designen var framgångsrik.

"Till vår förvåning, BMC-H2-proteiner bildar skal på egen hand, sade. Sean McGuire, en före detta forskarstudent och tekniker i Kerfeld-labbet. med luckor i skalet, "

Detta beror på att naturliga skal är ikoniska, vilket betyder att de är gjorda av hexamerer och pentamerer - tänk på en fotboll.

Nästa, laget täckte luckorna i wiffle bollskalet med BMC-P, den tredje typen av skalprotein som bildar pentamerer.

"Resultatet är ett skal, cirka 25 nanometer bred, består av endast två proteintyper:den nya BMC-H2 och BMC-P, " säger Bryan. "Den är ungefär hälften så stor som strukturen byggd med alla tre proteintyperna."

Nästa mål är att förse den med anpassade enzymer och finjustera den för att förbättra de kemiska reaktionerna inuti. Det nya "designer" skalet kan ha användningsområden för produktion av biobränsle, medicin och industriella tillämpningar.