Inginerii dezvăluie secretele moleculare ale puterilor cefalopodelor

Inginerii dezvăluie secretele moleculare ale puterilor cefalopodelor

„Această cercetare poate fi privită ca un cadru conceptual valoros pentru utilizarea acestei clase de proteine ​​în aplicații de bioinginerie”, a spus Alon Gorodetsky, profesor asociat UCI de inginerie chimică și biomoleculară. Credit: Debbie Morales / UCI

Reflectinele, proteinele structurale unice care dau calmarilor și caracatițelor capacitatea de a schimba culorile și de a se amesteca cu mediul înconjurător, se consideră că au un mare potențial pentru inovații în domenii atât de diverse precum electronica, optică și medicină. Oamenii de știință și inventatorii au fost împiedicați în încercările lor de a utiliza pe deplin puterile acestor biomolecule datorită compoziției lor chimice atipice și sensibilității ridicate la schimbările subtile de mediu.

Într-un studiu publicat recent în Proceedings of the National Academy of SciencesCercetătorii de la Universitatea din California, Irvine au dezvăluit structura unei variante de reflectină la nivel molecular și au demonstrat o metodă pentru controlul mecanic al ansamblului ierarhic și al proprietăților optice ale proteinei. Aceste constatări sunt văzute ca pași cheie în exploatarea multor atribute potențial utile ale familiei reflectinei.

„Laboratorul meu de la UCI a lucrat mult timp pentru a imita puterile de împrăștiere și reflectare a luminii ale cefalopodelor, cu scopul de a inventa noi clase de țesături de termoreglare adaptive și alte tehnologii de zi cu zi”, a spus co-autorul Alon Gorodetsky, asociat UCI. profesor de inginerie chimică și biomoleculară. „Cu această cercetare, ne-am concentrat pe dezvoltarea unei înțelegeri fundamentale detaliate a modului în care reflectinele funcționează la nivel molecular”.

Gorodetsky a spus că oamenii de știință sunt atrași de reflectine deoarece, similar altor materiale pe bază de proteine, acestea oferă multe atribute avantajoase, cum ar fi auto-asamblarea controlabilă, sensibilitatea la stimuli, funcționalitatea personalizabilă și compatibilitatea cu alte sisteme biologice. Biomaterialele model și-au demonstrat, de asemenea, utilitatea pentru modificarea indicelui de refracție al celulelor umane și susținerea creșterii celulelor stem neuronale.

În laboratorul lor de la Școala de Inginerie Henry Sameuli a UCI, Gorodetsky și colaboratorii săi au folosit predicții bioinformatice pentru a selecta o variantă de reflectină, au produs proteina în bacterii și au dezvoltat condiții de soluție pentru a o menține într-o stare stabilă.

Cercetătorii au folosit apoi o varietate de instrumente pentru analiza proteinei și a soluțiilor sale, inclusiv simulări de dinamică moleculară, împrăștiere cu raze X cu unghi mic și spectroscopie de rezonanță magnetică nucleară. Ei au testat, de asemenea, ansamblurile de proteine ​​multimerice asamblate cu tehnici precum microscopia cu forță atomică și microscopia holotomografică tridimensională. Aceste metode au permis echipei să evalueze o gamă completă de calități și proprietăți pentru varianta reflectină.

„Prin abordările noastre computaționale și experimentale sinergice, am putut elucida structura tridimensională a variantei reflectinei, stabilind astfel o corelație directă între caracteristicile structurale ale proteinei și proprietățile optice intrinseci”, a spus Gorodetsky. „Această cercetare poate fi privită ca un cadru conceptual valoros pentru utilizarea acestei clase de proteine ​​în aplicații de bioinginerie”.

Gorodetsky a spus că munca echipei sale va permite noi tehnici de procesare a materialelor pe bază de reflectină și indică noi căi pentru personalizarea filmelor de proteină la scară nano- și micrometrică, care ar fi benefice pentru aplicații biofotonice și bioelectronice, precum și pentru inspirând designul materialelor polimerice cu capabilități sofisticate de difuzare a luminii. El a mai spus că abordarea utilizată în acest proiect ar putea ajuta la înțelegerea mai bună a mecanismelor care stau la baza capacității cefalopodelor de a-și schimba culoarea.


Oamenii de știință creează celule umane cu o transparență asemănătoare calamarului


Mai multe informatii:
Mehran J. Umerani et al, Structure, self-assembly, and properties of a truncated reflectin variant, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073 / pnas.2009044117

Furnizat de Universitatea din California, Irvine

Citare: Inginerii dezvăluie secretele moleculare ale puterilor cefalopodelor (2020, 18 decembrie) preluat la 23 februarie 2022 de la https://phys.org/news/2020-12-reveal-molecular-secrets-cephalopod-powers.html

Acest document este supus dreptului de autor. În afară de orice tranzacție echitabilă în scopul studiului sau cercetării private, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar în scop informativ.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.