Živá příroda je ohromující zásobárnou nápadů a řešení, od organismů až po jednotlivé buňky a biomolekuly. Badatelé japonského institutu Tokyo Institute of Technology nedávno zjistili, že vnitrobuněčné inženýrství může být účinným nástrojem pro syntézu funkčních proteinových krystalů se slibnými katalytickými vlastnostmi.
Takafumi Ueno a jeho kolegové využili geneticky upravené bakterie jako platformu pro syntézu vstřícnou k životnímu prostředí. S jejich pomocí vyrobili hybridní pevné katalyzátory, založené na proteinových krystalech, pro technologii umělé fotosyntézy. Takto vzniklé katalyzátory vykazují vysokou aktivitu, stabilitu i odolnost.
Proteinové krystaly jsou, stejně jako klasické krystaly, vysoce uspořádanými strukturami s rozmanitými vlastnostmi a značnými možnostmi pro úpravy a modifikace. Jak ukazuje japonský výzkum, tyto krystaly je možné vyrobit uvnitř buněk z materiálu, který tam je k dispozici, což značně snižuje finanční náklady i zátěž životního prostředí.
Badatelé v tomto případě použili proteinový monomer, který je odvozen od viru infikujícího bource morušového (Bombyx mori). Gen pro tento protein vložili do bakterie Escherichia coli, ve které z vyrobených monomerů vznikají trimery proteinu. Trimery se poté samovolně uspořádávají do stabilních polyedrických krystalů. Vědci do stejných bakterií rovněž vložili upravenou verzi genu pro formiát dehydrogenázu, která se navazovala na zmíněné krystaly, čímž v bakterii vznikly hybridní polyedrické krystaly. Po dalších úpravách dotvořili účinný fotokatalyzátor přeměňující oxid uhličitý na formiát.
„In-cell engineering“ může být mocným nástrojem pro syntézu funkčních proteinových krystalů se slibnými katalytickými vlastnostmi. Pomocí geneticky modifikovaných bakterií jako platformy pro syntézu šetrnou k životnímu prostředí vytvořili vědci hybridní pevné katalyzátory pro umělou fotosyntézu, které vykazují vysokou aktivitu, stabilitu a trvanlivost, což zvýrazňuje potenciál navrhovaného inovativního přístupu © Takafumi Ueno / Tokyo Institute of Technology