L'Émergence des Protéines Biostructurales Synthétiques

Les protéines biostructurales, molécules macromoléculaires naturellement évoluées comme la fibroïne de soie, l'élastine et le collagène, présentent des propriétés mécaniques exceptionnelles, une biocompatibilité et une biodégradabilité. Leur capacité d'assemblage hiérarchisé permet la formation de matériaux avancés, y compris des fibres, des faisceaux, des nanovecteurs, des microstructures, des échafaudages et des matériaux biologiques vivants - tous maintenant réalisables grâce à la synthèse artificielle de gènes.

Progrès de la recherche :

• 2010 : Une élastine artificielle imitant les structures naturelles de titine a été développée en réorganisant des modules GB1 et des répétitions conservées.
• 2016 : Un système artificiel de capture de la lumière imitant les photobactéries naturelles a été créé à l'aide de l'auto-assemblage de la protéine cyclique SP1. L'expression dans des systèmes hétérologues comme les bactéries, les levures et les plantes transgéniques a également été réalisée.
• 2021 : Des attaches sensibles à la lumière ont été conçues pour la régulation mécanique des cellules souches, offrant une méthode pour contrôler la différenciation cellulaire par mécanotransduction.

Applications :

Le collagène, hydrophile et biocompatible, est utilisé dans les tendons artificiels, vaisseaux sanguins, implants dentaires et bien d'autres. Les fibroïnes de soie et les protéines élastine-like forment des nanovecteurs pour une livraison contrôlée de médicaments. Les assemblages de peptides s'intègrent avec des médicaments fonctionnels, améliorant les nanovecteurs en immunothérapie.

Avantages et Inconvénients :

• Avantages : Propriétés mécaniques, biocompatibilité et biodégradabilité.
• Inconvénients : Instabilité dans les systèmes synthétiques en raison de poids moléculaires élevés et de séquences répétées ; faible compatibilité avec les systèmes procaryotes ; dommages à la structure des protéines pendant l'assemblage ; relations incertaines entre séquence d'acides aminés, structure et fonction.

Conclusion :

Une biosynthèse efficace, évolutrice et coûteuse des protéines structurales haute performance est cruciale. Les systèmes synthétiques pour la sécrétion de protéines réduisent les coûts de purification. Le montage génétique, l'évolution dirigée et la biologie synthétique guideront le développement d'hôtes efficaces. L'"Usine à Gènes" de Yaohai Bio-Pharma automatisant la synthèse, abaisse les coûts de l'ADN et révolutionne la bioscience.

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