La biologie synthétique permet aux microbes de construire des fibres musculaires plus résistantes que le kevlar

Synthetic Muscle Protein

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Protéine musculaire synthétique

Des chercheurs de la McKelvey School of Executive du Washington College à St. Louis a développé une approche de biochimie synthétique pour polymériser des protéines saines à l’intérieur de micro-organismes modifiés. Cela a permis aux microbes particuliers de produire une protéine de masse musculaire de poids moléculaire bénéfique, la titine, qui a ensuite été filée en fibres. À l’avenir, ce type de matériau pourrait être utile pour les vêtements, voire destiné aux équipements de protection. Pointage de crédit : Université de Washington au sein de St. Louis

Tout simplement, aucun animal n’a été blessé lors de la production des fibres musculaires synthétiques, qui sont plus résistantes que le Kevlar.

Porteriez-vous des vêtements faits de matériaux musculaires ? Les utiliser pour lier vos chaussures ou peut-être les porter en ceinture ? Cela peut sembler un peu étrange, mais si toutes ces fibres pouvaient supporter plus d’énergie juste avant de se briser que le coton naturel, la soie, le nylon, ainsi que le Kevlar, alors peut-être devriez-vous le faire ?

Ne vous inquiétez pas, ce muscle peut être produit sans nuire à un seul animal.

Des chercheurs de la McKelvey School of Architectural de la Washington University ou du collège de St . Louis a développé une approche de biochimie synthétique pour polymériser des protéines à l’intérieur de micro-organismes modifiés. Cela a permis aux microbes particuliers de produire une protéine de masse musculaire de poids moléculaire bénéfique, la titine, qui a ensuite été filée en fibres.

Leur recherche particulière a été publiée le lundi trente août 2021, dans le dossier Communications de caractère.

Aussi : « Sa création peut être bon marché et évolutive. Il peut permettre de nombreuses applications que les individus avaient envisagées auparavant, mais avec des fibres musculaires naturelles », a déclaré Fuzhong Zhang, professeur au sein du Département de l’énergie, de l’environnement et de la chimie. Maintenant, ces applications peuvent se concrétiser sans avoir besoin de vrais tissus animaux.

La protéine synthétique de masse musculaire produite dans le laboratoire de Zhang est la titine, l’un des trois principaux composants protéiques des tissus musculaires. La grande dimension moléculaire de la titine pourrait être critique pour les propriétés mécaniques. «Ce sont les plus grandes protéines connues dans la nature», a déclaré Cameron Sargent, doctorant dans la division associée aux sciences biologiques et biomédicales et auteur initial des articles avec Christopher Bowen, un récent étudiant au doctorat du département de l’environnement & Ingénierie des substances chimiques.

Les fibres musculaires sont attrayantes depuis longtemps, a déclaré Zhang. Les chercheurs ont cherché à concevoir des matériaux dotés de propriétés similaires afin de muscler pour différentes applications, telles que la robotique douce. « Nous nous sommes demandé : « Pourquoi ne faisons-nous pas simplement des tissus musculaires synthétiques ? ‘” il a mentionné. « Mais nous n’allons jamais les récolter à travers les animaux, nous utiliserons des microbes pour le faire. ”

Pour éviter certains des problèmes qui empêchent généralement les bactéries de produire de gros acides aminés, l’équipe de recherche a fabriqué des bactéries pour assembler des segments plus petits de la protéine en polymères de poids moléculaire ultra-élevé d’environ deux mégadaltons – environ 50 fois les dimensions d’une bactérie moyenne. protéines. Ils ont ensuite utilisé le processus de filage humide afin de convertir la protéine en fibres d’environ dix microns de diamètre, ou peut-être un dixième de la largeur des mèches humaines.

Travailler avec des collaborateurs Young Shin Jun, enseignant au Département de génie de l’environnement et des substances chimiques, et Sinan Keten, professeur au Département d’ingénierie mécanisée de Collège du Nord-Ouest , le groupe a ensuite analysé la structure de ces fibres pour reconnaître les systèmes moléculaires qui permettent leur combinaison particulière de durabilité, de résistance et de capacité de dissipation exceptionnelles, ou la capacité de dissiper la puissance mécanique sous forme de chaleur.

Mis à part les vêtements de fantaisie ou le bouclier protecteur (encore une fois, les fibres sont plus résistantes que le Kevlar, les matériaux utilisés dans les gilets pare-balles), Sargent a souligné que ce matériau particulier a également de nombreuses applications biomédicales possibles. Parce qu’il est presque identique aux protéines saines présentes dans le tissu musculaire, ce matériau synthétique particulier est certainement probablement biocompatible et peut donc être un excellent matériau pour les sutures, l’ingénierie tissulaire, etc.

L’équipe d’étude de Zhang n’a pas l’intention de s’arrêter aux fibres musculaires artificielles. Le long terme contiendra probablement beaucoup plus de matériaux uniques permis par leur stratégie d’activité microbienne. Bowen, Cameron J., et Zhang ont déposé une demande évidente basée sur l’étude.

« L’avantage du système, c’est qu’il s’agit vraiment d’une plate-forme qui pourrait être appliquée n’importe où », a déclaré Sargent. «Nous pouvons prendre des protéines dans différents contextes naturels, puis les mettre directement dans cette plate-forme relative à la polymérisation et créer des protéines plus grosses et plus longues concernant divers programmes de matériaux avec une plus grande durabilité. ”

Recherche : « La production microbienne associée à la titine mégadalton produit des fibres aux propriétés mécaniques bénéfiques » simplement par Christopher H. Bowen, Cameron J. Sargent, Ao Wang, Yaguang Zhu, Xinyuan Chang, Jingyao Li, Xinyue Mu, Jonathan Meters. Galazka, Young-Shin Jun, Sinan Keten et Fuzhong Zhang, le trente août 2021, Communication marketing nature .
DOI : 10. 1038/s41467-021-25360-6

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