Дослідники QUT створили біосенсор, використовуючи сконструйовані білки для виявлення та вилучення рідкоземельних елементів, пропонуючи потенційне рішення зростаючого попиту та екологічних проблем. Синтетичні біологи QUT розробили прототип інноваційного біосенсора, здатного виявляти рідкоземельні елементи, з можливістю модифікації для інших застосувань.
Лантаноїди (Lns) є важливими елементами, які використовуються в електроніці, електродвигунах і акумуляторах. Однак поточні методи видобутку є дорогими, шкідливими для навколишнього середовища та не можуть задовольнити зростаючий попит. Професор Кирило Александров і його колеги з QUT Center of Agriculture and Bioeconomy і ARC Center of Excellence in Synthetic Biology створили білки для створення молекулярних наномашин, які генерують сигнали, які легко виявляються, коли вони вибірково зв’язуються з Lns. Разом із професором Александровим у міжнародній дослідницькій групі брали участь дослідники QUT д-р Чжун Гуо, Патрісія Уолден і д-р Женлінг Цуй у співпраці з дослідниками з CSIRO Advanced Engineering Biology Future Science Platform та Університету Кларксона (США).
Прорив: гібридний протеїновий «перемикач»
Опублікувавши свої висновки в Angewandte Chemie International, команда описує створення гібридного білка, або «химери», шляхом поєднання білка, що зв’язує лантаноїди, LanM, з ферментом, що розкладає антибіотик, який називається бета-лактамазою.
Цей гібрид діє як «перемикач», який стає активним лише за наявності лантаноїдів. Його можна використовувати для виявлення та кількісного визначення Lns у рідинах, створюючи видиму зміну кольору або електричний сигнал. Вражаюче те, що бактерії, модифіковані цими химерами, змогли вижити в присутності антибіотиків, які інакше вбили б їх, але лише за наявності лантаноїдів. Це підкреслює, наскільки точно білки реагують на ці рідкісні метали.
«Ця робота відкриває захоплюючі можливості для використання біології для виявлення та відновлення рідкоземельних металів», — сказав професор Александров. «Прототип також можна модифікувати для різних біотехнологічних застосувань, включаючи створення живих організмів, здатних виявляти та витягувати цінні метали».
Майбутні розробки та галузеві застосування
Зараз дослідницька група планує працювати над підвищенням специфічності молекулярного перемикання, щоб краще диференціювати тісно споріднені рідкоземельні елементи. Він також досліджує можливість розробки перемикачів для інших критичних елементів. Команда веде активні дискусії з потенційними галузевими партнерами, які зацікавлені в цій технології.
«Ми також хочемо вивчити використання інструменту для створення мікробів, які можуть безпосередньо витягувати рідкоземельні мінерали з океанської води», — сказав професор Александров. «Це, мабуть, один із найефективніших перемикачів, який дав нам багато розуміння механіки білкових перемикачів».