O Surgimento dos Proteínas Bioestruturais Sintéticas

Proteínas bioestruturais, macromoléculas naturalmente evoluídas como fibroína de seda, elastina e colágeno, apresentam propriedades mecânicas excepcionais, biocompatibilidade e degradabilidade. Suas capacidades de montagem hierárquica permitem a formação de materiais avançados, incluindo fibras, feixes, nanotransportadores, microestruturas, andaimes e materiais bio-vivos - todos agora alcançáveis através da síntese artificial de genes.

Progresso da Pesquisa:

• 2010: Elastina artificial imitando estruturas naturais de titina foi desenvolvida reorganizando módulos GB1 e repetições conservadas.
• 2016: Um sistema artificial de captação de luz imitando fotobactérias naturais foi criado utilizando a auto-agregação de proteínas cíclicas SP1. A expressão em sistemas heterólogos como bactérias, leveduras e plantas transgênicas também foi alcançada.
• 2021: Amarras sensíveis à luz foram projetadas para regulação mecânica de células-tronco, oferecendo um método para controlar a diferenciação celular por meio da mecanotransdução.

Aplicações:

Colágeno, hidrofílico e biocompatível, é usado em tendões artificiais, vasos sanguíneos, implantes dentários e mais. Fibrina de seda e proteínas semelhantes à elastina formam nanotransportadores para entrega controlada de medicamentos. Montagens de peptídeos se integram com medicamentos funcionais, melhorando nanotransportadores para imunoterapia.

Vantagens e Desvantagens:

• Vantagens: Propriedades mecânicas, biocompatibilidade e degradabilidade.
• Desvantagens: Instabilidade em sistemas sintéticos devido a altos pesos moleculares e sequências repetidas; baixa compatibilidade com sistemas procarióticos; dano à estrutura da proteína durante a montagem; relações unclear entre sequência-estrutura-função de aminoácidos.

Conclusão:

A biossíntese eficiente, escalável e de baixo custo de proteínas estruturais de alto desempenho é crucial. Sistemas sintéticos para a secreção de proteínas reduzem os custos de purificação. A edição de genes, evolução direcionada e biologia sintética impulsionarão o desenvolvimento de hospedeiros eficientes. A "Gene Factory" da Yaohai Bio-Pharma automatiza a síntese, reduzindo os custos de DNA e revolucionando a bio-ciência.

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