日本研究人员成功合成细菌 成为可以自行移动的最小生命体

日本研究人员成功合成细菌成为可以自行移动的最小生命体在新的研究中，大阪市立大学的科学家们编辑了该生物体的最新版本，称为syn3，以赋予它一种新的能力--运动。这种合成细菌通常是球形的，不能自行走动，因此该团队通过添加七种被认为能让天然细菌游泳的蛋白质来进行实验。显微镜图像（从左至右）：天然螺浆菌、合成细菌syn3和插入了螺浆菌蛋白的syn3，使其能够移动这些蛋白质来自一种叫做螺浆菌的细菌，它有一个长的螺旋形状，可以通过扭转该螺旋的方向来游泳。当这些蛋白质被添加到syn3中时，它从通常的圆形变成了与Spiroplasma相同的螺旋形状，而且最重要的是现在能够使用相同的技术进行游泳。"会游泳的syn3可以说是'最小的移动生命体'，具有自主移动的能力，"该研究的共同第一作者MakotoMiyata教授说。"这项研究的结果有望推进我们对细胞运动的进化和起源的理解。研究世界上最小的细菌与最小的功能性运动装置可用于开发模仿细胞的微型机器人或基于蛋白质的运动。"这项研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334393.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334393.htm

瑞普生物：设有合成生物技术平台

瑞普生物：设有合成生物技术平台瑞普生物在互动平台表示，公司设有合成生物技术平台，平台拥有基因编辑、基因合成、细胞改造、蛋白质挖掘与改造、高通量筛选、高通量分析、多组学联用等多项领先技术，推动了公司合成生物技术在兽用疫苗、抗体药物，以及酶制剂、益生菌、兽用药物原料、添加剂原料、相关中间体等方面新质生产力升级。公司已与中国科学院天津工业生物技术研究所、上海交大等科研院所及大专院校建立持续稳定的战略合作，高效推进项目研发进程。

比钢铁更强 比凯夫拉尔纤维更韧 科学家揭秘世界上最坚韧的蜘蛛丝

比钢铁更强比凯夫拉尔纤维更韧科学家揭秘世界上最坚韧的蜘蛛丝南丹麦大学的生物物理学家伊琳娜-伊阿奇娜（IrinaIachina）拿着金色球网蛛生产的丝纤维。图片来源：AndersBoe/南丹麦大学如果我们能够研制出具有这些特性的合成材料，那么一个全新的世界就有可能出现：人造蜘蛛丝可以在工业中取代凯夫拉尔、聚酯纤维和碳纤维等材料，例如用于制造轻质柔韧的防弹背心。南丹麦大学（SDU）生物化学与分子生物学系的博士后、生物物理学家伊琳娜-伊奇娜（IrinaIachina）参与了这场寻找超级蛛丝配方的竞赛。她在南丹麦大学攻读硕士学位时就对蜘蛛丝非常着迷，目前她正在波士顿麻省理工学院研究这一课题，并得到了Villum基金会的支持。南丹麦大学生物物理学家伊琳娜-伊奇娜（IrinaIachina）在电脑上研究蜘蛛丝。图片来源：AndersBoe/南丹麦大学作为研究的一部分，她正在与南丹麦大学的副教授、生物物理学家乔纳森-布鲁尔（JonathanBrewer）合作，后者是使用各种显微镜窥视生物结构的专家。现在，他们首次共同使用光学显微镜研究了蜘蛛丝的内部结构，而无需以任何方式切割或打开蜘蛛丝。这项研究成果现已发表在《科学报告》和《扫描》杂志上。乔纳森-布鲁尔解释说："我们使用了几种先进的显微镜技术，还开发了一种新型光学显微镜，可以让我们一直观察到纤维内部的情况。"金眶网蜘蛛从后部生产蚕丝。图片来源：AndersBoe/南丹麦大学迄今为止，人们已经利用各种技术对蜘蛛丝进行了分析，所有这些技术都提供了新的见解。然而，正如乔纳森-布鲁尔（JonathanBrewer）指出的那样，这些技术也有缺点，因为它们通常需要将丝线（也称纤维）剪开，以获得用于显微镜检查的横截面，或者冷冻样品，这可能会改变丝纤维的结构。伊琳娜-伊阿奇娜（IrinaIachina）说："我们希望研究未经切割、冷冻或任何操作的纯净纤维。"为此，研究小组使用了相干反斯托克斯拉曼散射、共聚焦显微镜、超分辨共聚焦反射荧光损耗显微镜、扫描氦离子显微镜和氦离子溅射等侵入性较小的技术。不同的研究显示，蜘蛛丝纤维至少由两层外层脂质（即脂肪）组成。在它们的后面，即纤维的内部，有许多所谓的纤维丝，这些纤维丝呈直线排列，紧密地并排在一起（见插图）。纤维的直径在100到150之间，低于普通光学显微镜的测量极限。《科学报告》论文中的插图：本研究中发现的蜘蛛丝纤维的拟议结构示意图（不按比例）。(A）纤维侧视图，（B）纤维横截面。外层是非导电的富脂层（绿色），厚度在0.6至1微米之间，内层是两个导电的自发荧光蛋白层：一个是FITC亲和力较强的蛋白层（蓝色），另一个是罗丹明B亲和力较强的蛋白层（橙色）。内部蛋白质核心由结晶纤维组成，平行于纤维长轴排列，周围是无定形的蛋白质区域。图片来源：南丹麦大学伊奇纳/布鲁尔。伊阿奇娜说："它们并没有像人们想象的那样扭曲，因此我们现在知道，在尝试制造合成蜘蛛丝时，没有必要扭曲它们。"伊奇娜和布鲁尔使用的蛛丝纤维来自马达加斯加金眶蜘蛛（NephilaMadagascariensis），这种蜘蛛生产两种不同类型的蛛丝：一种被称为MAS（MajorAmpullateSilkfibers），用于构建蜘蛛网，也是蜘蛛用来悬挂的丝，算得上蜘蛛的生命线；它非常结实，直径约为10微米。另一种被称为MiS（MinorAmpullateSilk纤维），是建筑的辅助材料。它更具弹性，直径通常为5微米。根据两人的分析，MAS丝含有直径约为145纳米的纤维。而MiS的直径约为116纳米。每条纤维都由蛋白质组成，其中涉及多种不同的蛋白质。这些蛋白质是蜘蛛在制造丝纤维时产生的。了解它们如何制造出如此强韧的纤维非常重要，但制造这种纤维也具有挑战性。因此，该领域的研究人员通常依靠蜘蛛为他们生产蚕丝。或者，他们也可以求助于计算方法，这正是伊琳娜-伊奇娜目前在麻省理工学院从事的工作："现在，我正在对蛋白质如何转化为丝绸进行计算机模拟。当然，我们的目标是学习如何生产人造蛛丝，但我也有兴趣帮助人们更好地了解我们周围的世界。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384021.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1384021.htm

麻省理工学院的生物学家对重复的蛋白质序列有了新的认识

麻省理工学院的生物学家对重复的蛋白质序列有了新的认识计算分析显示，许多重复序列在不同的蛋白质中是共享的，并且在从细菌到人类的物种中是相似的。大约70%的人类蛋白质包括至少一个由单一氨基酸重复多次组成的序列，其中还夹杂着一些其他氨基酸。这些"低复杂性区域"（LCRs）也存在于大多数其他生物体的蛋白质中。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1325147.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1325147.htm

工程师创造出能合成非天然氨基酸的细菌

工程师创造出能合成非天然氨基酸的细菌现在，特拉华大学工程学院化学与生物分子工程系助理教授AdityaKunjapur实验室的研究人员通过改造细菌，合成了一种含有稀有功能基团的氨基酸。研究人员还教导单一细菌菌株制造这种氨基酸，并将其置于目标蛋白质的特定位点。这些研究成果发表在《自然-化学生物学》（NatureChemicalBiology）上，为今后开发独特的疫苗和免疫疗法奠定了基础。Kunjapur实验室利用合成生物学和基因工程的工具，创造出能够合成不同类型化合物和分子的微生物，特别是那些具有自然界中不常见的功能基团或特性的微生物。在这项研究中，研究人员重点研究了对硝基-L-苯丙氨酸（pN-Phe），这是一种非标准氨基酸，既不是二十种标准氨基酸之一，也没有在自然界中观察到。其他研究小组利用对硝基-L-苯丙氨酸作为一种工具，刺激免疫系统对其通常忽略的蛋白质产生反应。Kunjapur说："硝基化学官能团具有宝贵的特性，但试图重新连接新陈代谢的人们对它的探索还不够。"pN-Phe在文献中也有很好的历史--它可以添加到小鼠的蛋白质上，然后再送回小鼠体内，免疫系统将不再容忍该蛋白质的原始版本。这种能力有望治疗或预防由免疫系统难以锁定的流氓蛋白质引起的疾病。遗传密码扩展方法使研究人员能够增加DNA编码的可用氨基酸"字母表"。通过将新陈代谢工程技术与遗传密码扩充技术相结合，研究人员创建了一个能够自主生产硝化蛋白质的系统。Kunjapur说："由于硝基官能团的化学性质，我们为这个项目选择的氨基酸是非常规的，我们领域的许多科学家可能都没有想到它可以通过生物合成来制造。"这项研究的下一步是优化他们的方法，以合成更大量的硝化蛋白，并将这项工作扩展到其他微生物。长期目标是进一步完善这一平台，将其应用于疫苗或免疫疗法，Kunjapur的努力得到了2021年AIChELanger奖和2022年美国国立卫生研究院院长新创新者奖的支持。为了进一步支持这一长期目标，Kunjapur和本文第一作者、博士候选人NeilButler共同创办了NitroBiosciences公司。Butler勒说："我认为这很有意义，因为你可以利用细菌的中心代谢及其生产不同化合物的能力，只需稍加改动，就能扩大其化学成分的范围。硝基功能在生物学中是罕见的，标准的20种氨基酸中也不存在这种功能，但我们证明细菌的新陈代谢具有足够的延展性，可以通过重新接线来创造和整合这种功能。"Kunjapur补充说："细菌是潜在的有用药物输送载体。我们认为，我们已经创造了一种工具，可以利用细菌在体内产生目标抗原的能力，并利用硝化能力同时照亮这些抗原。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371975.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371975.htm

来自海底的新型细菌蛋白为气候和天体生物学提供了新的线索

来自海底的新型细菌蛋白为气候和天体生物学提供了新的线索墨西哥湾北部海底岩石下的甲烷包合物（白色冰状物质）。此类沉积物表明甲烷和其他气体穿过海底并进入海洋。图片来源：NOAA但到目前为止，甲烷气体如何在海底保持稳定的生物过程几乎完全未知。在一项突破性研究中，佐治亚理工学院研究人员组成的跨学科团队发现了一类以前未知的细菌蛋白，它们在甲烷包合物的形成和稳定性中发挥着至关重要的作用。由地球与大气科学学院副教授JenniferGlass和化学与生物化学学院教授兼Sepcic-Pfeil主席RaquelLieberman领导的研究小组表明，这些新型细菌蛋白能够有效抑制甲烷包合物的生长与目前用于钻井的商业化学品一样，但无毒、环保且可扩展。他们的研究由美国宇航局资助，为在太阳系中寻找生命提供了信息，并且还可以提高天然气运输的安全性。这项研究发表在《PNASNexus》杂志上，强调了基础科学在研究地球自然生物系统中的重要性，并强调了跨学科合作的好处。格拉斯说：“我们想了解这些地层如何在海底保持稳定，以及到底是什么机制有助于它们的稳定。这是以前没有人做过的事情。”筛选沉积物这项工作首先是团队检查了格拉斯从俄勒冈州海岸附近的海底采集的粘土状沉积物样本。格拉斯假设沉积物中含有影响甲烷笼形物生长的蛋白质，这些蛋白质类似于鱼类中众所周知的抗冻蛋白质，有助于它们在寒冷的环境中生存。抑制剂对甲烷笼形壳的形态影响。左图：一幅卡通图，展示了在使用和不使用抑制剂的情况下，在包合物生长开始时和3小时时甲烷包合物的形成。右：每个生长阶段的实验甲烷包合物的代表性照片，按处理标记。图片来源：佐治亚理工学院但为了证实她的假设，格拉斯和她的研究团队首先必须从沉积物中包含的数百万个潜在目标中识别出候选蛋白质。然后他们需要在实验室中制造蛋白质，尽管不了解这些蛋白质的行为方式。而且，之前没有人研究过这些蛋白质。格拉斯找到了利伯曼，他的实验室研究蛋白质的结构。第一步是利用DNA测序与生物信息学相结合来识别沉积物中所含蛋白质的基因。利伯曼实验室的研究员、该论文的第一作者达斯汀·华德(DustinHuard)随后制备了可能与甲烷包合物结合的候选蛋白质。Huard使用X射线晶体学来确定蛋白质的结构。在实验室中创造海底条件华德将候选蛋白质交给了前博士生阿比盖尔·约翰逊(AbigailJohnson)。格拉斯实验室的学生和该论文的共同第一作者，现在是佐治亚大学的博士后研究员。为了测试这些蛋白质，约翰逊在实验室中重现了海底的高压和低温，自己形成了甲烷包合物。约翰逊与土木与环境工程学院副教授戴盛合作，从头开始建造了一个独特的压力室。约翰逊将蛋白质放入压力容器中，并调整系统以模拟包合物形成所需的压力和温度条件。通过用甲烷对容器加压，约翰逊将甲烷压入液滴中，从而形成甲烷包合物结构。然后，她测量了包合物消耗的气体量（衡量包合物形成速度和数量的指标），并在有蛋白质存在和无蛋白质存在的情况下进行测量。约翰逊发现，使用笼形结合蛋白，消耗的气体更少，并且笼形化合物在更高的温度下熔化。当研究小组证实这些蛋白质会影响甲烷包合物的形成和稳定性后，他们在物理学院教授James(JC)Gumbart的帮助下，利用Huard的蛋白质晶体结构进行了分子动力学模拟。模拟使研究小组能够识别蛋白质与甲烷包合物结合的特定位点。一个令人惊讶的新颖系统这项研究揭示了对蛋白质结构和功能的意想不到的见解。研究人员最初认为该蛋白质中与鱼类抗冻蛋白相似的部分将在包合物结合中发挥作用。令人惊讶的是，蛋白质的这一部分没有发挥作用，并且完全不同的机制指导了相互作用。他们发现这些蛋白质不与冰结合，而是与包合物结构本身相互作用，指导其生长。具体来说，蛋白质中与抗冻蛋白具有相似特性的部分被埋藏在蛋白质结构中，反而起到了稳定蛋白质的作用。研究人员发现，这些蛋白质在修饰甲烷笼形物方面比过去测试过的任何抗冻蛋白质表现更好。它们的性能即使不是更好，也与目前用于钻井的有毒商业包合物抑制剂一样好，这些抑制剂对环境造成严重威胁。防止天然气管道中形成笼形物是一个价值数十亿美元的产业。如果这些可生物降解的蛋白质可以用来防止灾难性的天然气泄漏，那么将大大降低环境破坏的风险。“我们很幸运，这确实有效，因为尽管我们根据这些蛋白质与抗冻蛋白质的相似性来选择这些蛋白质，但它们是完全不同的，”约翰逊说。“它们在自然界中具有相似的功能，但通过完全不同的生物系统实现这一点，我认为这确实令人兴奋。”甲烷包合物可能存在于整个太阳系中——例如，在火星的地下，以及太阳系外层的冰冷卫星上，例如木卫二。研究小组的发现表明，如果微生物存在于其他行星体上，它们可能会产生类似的生物分子，以将液态水保留在包合物的通道中，从而维持生命。“我们仍然对地球上的基本系统了解很多，”华德说。“这是佐治亚理工学院的伟大之处之一——不同的社区可以聚集在一起进行非常酷的、意想不到的科学研究。我从没想过我会从事天体生物学项目，但我们来了，而且我们非常成功。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387331.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387331.htm