Engineered protein nanocompartments for in vivo and in vitro multi-step enzyme catalysis
用于体内和体外多步酶催化的工程蛋白质纳米室
基本信息
- 批准号:1264429
- 负责人:
- 金额:$ 38.02万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2013
- 资助国家:美国
- 起止时间:2013-06-01 至 2017-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Intellectual Merit: Spatial organization is central to the function of all biological systems. Consequently, application of similar principles to the organization of engineered metabolic pathways in recombinant microbial organisms has become an emerging strategy to increase the efficiencies of such designed systems for bioproduction. The investigator has shown inprevious work that proteins that make up the shells of Eut compartments from Salmonella enterica can form polyhedral compartments also when expressed in Escherichia coli. It was also discovered that only one of the shell proteins is necessary and sufficient for forming compartments, and also for targeting proteins into these structures. These criteria offer a potentially straightforward strategy for the engineering and production of nanocompartments with encapsulated cargo proteins. This project will take these finding to the next level and engineer nanocompartments as a versatile platform for a wide range of biotechnological applications. Specific objectives of this research are 1) investigation and optimization of nanocompartment formation in E. coli, 2) design of a universal system for cargo protein loading into compartments and 3) a proof-of-concept demonstration of a multi-step enzymatic process functioning in such engineered compartments in E. coli and in solution.Broader Impacts: Engineered protein-based nanocompartments would be highly desirable bio-nanostructures for applications as biosensors and for chemical manufacturing using environmentally benign and sustainable bioprocesses, as well as drug targeting. In addition, the proposed research will provide cross-disciplinary training in engineering and biological sciences for one postdoctoral researcher, a graduate student and several undergraduate students. Research from this project will be integrated in a course in Synthetic Biology directed by the PI. Undergraduate students from different disciplines as well as students from local high-schools participate in lectures and guided research, and at the end of the semester develop a summer research project for the iGEM competition in the fall. In fact, some of the initial results for this project were generated as part of an iGEM summer project.
智力价值:空间组织是所有生物系统功能的核心。因此,将类似的原则应用于重组微生物中工程代谢途径的组织已成为一种新兴的战略,以提高这种设计的生物生产系统的效率。研究人员在之前的工作中表明,构成肠沙门氏菌EUT隔室外壳的蛋白质在大肠杆菌中表达时也可以形成多面体隔室。研究还发现,只有一种壳蛋白是形成隔室所必需的,也是将蛋白质靶向这些结构的充分必要条件。这些标准为设计和生产具有包裹的货运蛋白的纳米隔间提供了一种潜在的直接策略。该项目将把这些发现提升到一个新的水平,并将纳米隔间设计为一个广泛的生物技术应用的通用平台。这项研究的具体目标是:1)研究和优化大肠杆菌中纳米隔间的形成,2)设计一个通用的货物蛋白质装载到隔间的系统,3)在这种工程隔间和溶液中进行概念验证演示。广泛影响:基于蛋白质的工程纳米隔间将是非常理想的生物纳米结构,应用于生物传感器和使用环境友好和可持续的生物过程的化学制造,以及药物靶向。此外,拟议的研究将为一名博士后研究员、一名研究生和几名本科生提供工程和生物科学方面的跨学科培训。这个项目的研究将被整合到由PI指导的合成生物学课程中。来自不同学科的本科生以及来自当地高中的学生参加讲座和指导研究,并在学期末为秋季的iGEM竞赛开发一个暑期研究项目。事实上,这个项目的一些初步结果是作为iGEM夏季项目的一部分产生的。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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