L'essor des protéines biostructurelles synthétiques

Les protéines biostructurelles, des macromolécules issues de l'évolution naturelle comme la fibroïne de soie, l'élastine et le collagène, présentent des propriétés mécaniques, une biocompatibilité et une dégradabilité exceptionnelles. Leurs capacités d'assemblage hiérarchique permettent la formation de matériaux avancés, notamment des fibres, des faisceaux, des nanotransporteurs, des microstructures, des échafaudages et des matériaux bio-vivants, tous désormais réalisables grâce à la synthèse artificielle de gènes.

Progrès de la recherche :

• 2010 : Une élastine artificielle imitant les structures naturelles de la titine a été développée en réorganisant les modules GB1 et les répétitions conservées.
• 2016 : Un système artificiel de captage de lumière imitant les photobactéries naturelles a été créé à l'aide de l'auto-assemblage de protéines cycliques SP1. L'expression dans des systèmes hétérologues tels que des bactéries, des levures et des plantes transgéniques a également été obtenue.
• 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, les vaisseaux sanguins, les implants dentaires, etc. La fibroïne de soie et les protéines de type élastine forment des nanotransporteurs pour une administration contrôlée de médicaments. Les assemblages de peptides s'intègrent aux médicaments fonctionnels, améliorant ainsi les nanotransporteurs d'immunothérapie.

Avantages désavantages:

• Avantages : Propriétés mécaniques, biocompatibilité et dégradabilité.
• 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 lors de l'assemblage ; relations séquence-structure-fonction d'acides aminés peu claires.

En conclusion :

La biosynthèse efficace, évolutive et rentable de protéines structurelles à hautes performances est cruciale. Les systèmes synthétiques de sécrétion de protéines réduisent les coûts de purification. L'édition génétique, l'évolution dirigée et la biologie synthétique favoriseront le développement d'hôtes efficaces. La « Gene Factory » de Yaohai Bio-Pharma automatise la synthèse, réduisant ainsi les coûts de l'ADN et révolutionnant les biosciences.

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