Städar. Inte en idé associerad med levande celler på nanoskala. Men precis som en blandning av IKEA-bitar utspridda i ditt sovrum är mindre användbara än en prydligt sammansatt byrå, syntetiska biologer vill ha verktyg för att organisera "spridda" komponenter inuti levande celler.

Denna enkla idé är viktig för forskare som studerar hur man konstruerar livet på mobilen, och ännu mindre, nivåer.

En ny studie från Michigan State University rapporterar utformningen av nya, konstgjorda cellulära delar som kan organisera, "städa upp, " riktade molekyler inuti levande celler. Studien är publicerad i Nanobokstäver .

Syntetiska biologer tycker om att se levande celler som en samling biologiska delar som kan tas isär. Man kan börja lära sig molekylärlivets regler genom att studera varje del. Sedan, när de väl är förstått, man kan mixtra med dem, mixa och matcha delar för att skapa nya, aldrig tidigare skådade funktioner. Tänk:förnybara energiresurser, eller nya sätt att leverera läkemedel, bara för att nämna ett par ansökningar.

Eric Young, en tidigare doktorand i Ducat-labbet i teamet MSU-DOE Plant Research Laboratory, arbetar med en lovande familj av byggstenar – kända som BMC-H-proteiner. I naturen, de hjälper till att skapa cellulära fabriker i bakterier för att tillverka mat eller isolera giftiga material.

I den nya studien, forskarna konstruerade BMC-H-proteiner för att fungera som hemfyrar som lockar molekylär last inuti en cell.

"Vi vet att vissa BMC-H-proteiner kan mötas för att skapa olika former, som rör, ark, och andra unika sammansättningar, Young sa. "Dessa former kan fungera som byggnadsställningar för att vara värd för andra molekyler, men de kan inte göra det på egen hand. Så vi gav dem nya proteinförlängningar, från ett annat "delar"-bibliotek, och lade dem till byggstenen BMC-H. "

De nya designerna bildar aldrig tidigare skådade nanostrukturer i cellerna.

Nästa, laget testade om förlängningarna fungerar som homing beacons inuti levande celler. "Betet" var en glödande testmolekyl, kopplat till en annan förlängning, och frigavs att resa genom en cell. Verkligen, de glödande molekylerna samlades i samma utrymme som de konstruerade BMC-H-proteinerna. (Den glödande molekylen avger ljus under ett mikroskop, vilket ger visuellt bevis att konceptet fungerar.)

"Vi fann så småningom att vi kunde försena produktionen av ställningen, vrid sedan på strömbrytaren, och titta helt enkelt på "betet" som rör sig som svar, Young sa. "Vi blev verkligen kreativa när det gäller att avbilda processen. Det förvånar mig fortfarande att se hur organiseringen av molekyler börjar förändras, på grund av vårt inflytande. "

Nu har de kommit på "städa"-delen, teamet vill lära sig mer om systemet och utveckla nya delar.

"Den molekylära drömmen är att kunna bygga vad vi vill på nanoskala, " sa Young. "Precis som vi kan organisera resurser i makroskala, vi skulle kunna använda olika vetenskapliga metoder för att konstruera strukturer i nanostorlek för specifika tillämpningar."

"Till exempel, vi kan använda dessa delar för att skapa små landningsplattor för att samla resurser och påskynda produktionen av medicinska eller industriella föreningar, sa Young.

Young vill också dela verktyget med likasinnade forskare. Han tror att det kan vara ett användbart verktyg för utbildning och produktion.

"Det kan vara relativt lätt att lära sig och roligt att använda. Jag hoppas att det kan inspirera nästa generation av forskare och ingenjörer att se, med sina egna ögon, hur man kan forma materia på nanoskala, sa Young.