Em outra façanha da bioengenharia, Frances Arnold da Caltech, o Professor Linus Pauling de Engenharia Química, Bioengenharia e Bioquímica, e sua equipe criou bactérias que podem, pela primeira vez, fazer compostos químicos contendo ligações entre o boro e o carbono. Até agora, essas ligações de boro-carbono vinham apenas dos laboratórios de químicos e não podiam ser produzidas por nenhuma forma de vida conhecida.

A descoberta faz parte de uma nova onda na biologia sintética, em que os organismos vivos são ensinados a fazer compostos químicos necessários para produtos farmacêuticos, produtos químicos agrícolas, e outros produtos industriais. Ano passado, A equipe de Arnold também projetou bactérias para produzir moléculas com ligações silício-carbono, chamados compostos orgânicos de silício, que pode ser encontrado em tudo, desde produtos farmacêuticos a semicondutores.

Ao usar biologia em vez de processos sintéticos, os pesquisadores podem potencialmente fazer os compostos químicos de maneiras "mais ecológicas", que são mais econômicas e produzem menos resíduos tóxicos, de acordo com Arnold.

Os resultados são publicados na edição online da revista de 29 de novembro. Natureza . Os principais autores do relatório são Jennifer Kan e Xiongyi Huang, estudiosos de pós-doutorado no laboratório de Arnold.

"Demos à vida um bloco de construção totalmente novo que não existia antes, "diz Arnold, que também é o diretor do Donna and Benjamin M. Rosen Bioengineering Center. "Este é apenas o começo. Abrimos um novo espaço para a biologia explorar, um espaço que inclui produtos úteis inventados por humanos. "

"A natureza criou belas máquinas das quais podemos nos beneficiar, "diz Huang." Estamos reaproveitando as melhores invenções da natureza. "

Para persuadir as bactérias a produzir compostos contendo boro, os cientistas usaram um método iniciado por Arnold no início da década de 1990, chamado de evolução direcionada, em que as enzimas são desenvolvidas em um laboratório para realizar as funções desejadas - como a criação de ligações químicas que não são encontradas no mundo biológico. Como foi feito na pesquisa anterior à base de silício, os cientistas começaram com uma proteína comum chamada citocromo c - mas com uma variante encontrada naturalmente em bactérias que vivem em fontes termais islandesas. Eles transformaram o DNA que codifica a proteína e então colocaram as sequências de DNA mutadas em milhares de células bacterianas para ver se a bactéria resultante poderia criar as ligações desejadas de boro-carbono. O DNA de proteínas mutantes bem-sucedidas foi então mutado novamente, e o ciclo foi repetido até que as bactérias que faziam as proteínas fossem altamente proficientes na montagem dos compostos de boro-carbono.

Os pesquisadores fizeram seis versões dessas proteínas, cada um com tendências ligeiramente diferentes para fazer várias moléculas com ligações boro-carbono. Suas criações bacterianas finais foram até 400 vezes mais produtivas do que os processos químicos sintéticos usados ​​para a mesma reação.

Kan diz que os pesquisadores podem usar essa técnica para gerar facilmente ainda mais proteínas com funções específicas.

"O DNA da proteína é como um software que os pesquisadores podem reescrever, "diz Kan." Na química tradicional, você tem que ressintetizar todo um catalisador químico se quiser fazer algo novo. Mas podemos fazer isso simplesmente alterando o DNA que diz às bactérias o que fazer. "

Boro, que vem do bórax mineral, fica logo à esquerda do carbono na tabela periódica. É um ingrediente comum encontrado em materiais compostos e fertilizantes. Também é um nutriente essencial das plantas, e uma pesquisa recente do rover Curiosity da NASA mostrou que ele está presente em Marte, um sinal de possíveis condições habitáveis.

Kan diz, "Boro é um dos heróis anônimos da química. Não é um elemento sobre o qual ouvimos falar todos os dias, mas sua contribuição para a química é tremenda. Estamos entusiasmados em adicionar este elemento à caixa de ferramentas de biologia sintética pela primeira vez. "

o Natureza estudo é intitulado "Síntese quiral organoborano geneticamente programada."