Биотехнологи научили бактерии синтезировать силиконы

Специалисты из Калифорнийского института технологии вывели бактерию, способную синтезировать кремнийорганические соединения, или силиконы, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

По мнению исследователей, полученная бактерия может позволить в будущем создать существа, чей метаболизм основан на неорганических молекулах. В ходе работы биотехнологи провели поиск в базах данных белковых последовательностей, чтобы обнаружить ферменты, потенциально способные связывать кремний с углеродом.

Для этой операции подходили гемопротеины — белки, которые содержат комплексные соединения порфиринов и железа (гемы). Специалисты выбрали белок цитохром С, который синтезируют бактерии Rhodothermus Marinus. Эти микроорганизмы живут, например, в подводных горячих источниках Исландии.

Бактерии, в свою очередь, выделили ген, кодирующий этот фермент, размножили его и подвергли случайным мутациям. Получившиеся последовательности ДНК были внедрены в кишечную палочку Escherichia coli. После этого исследователи проанализировали активность каждой новой версии белка и позволили размножаться только тем микробам, чьи версии цитохрома были наиболее активными.

Ускорение эволюции таким образом позволило найти новый вариант этого фермента, заставивший соединяться атомы кремния и углерода с 99% эффективностью. Для достижения такого КПД нужно было заменить всего три аминокислоты в центральной части фермента, содержащей в себе атом железа. Приобретение подобной возможности микробами даст возможность не только создавать новые лекарства, клей и смазки на базе соединений углерода и кремния, но и выращивать сложные кремниевые наноматериалы и даже микрочипы.