研究人员创建了一种独特的“绿色”可调电子元件微观工具包，为新一代生物电子设备和传感器铺平了道路。

布里斯托大学领导的研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上，展示了如何用设计的蛋白质制造导电、可生物降解的电线。这些可以与由铜或铁制成的传统电子元件以及负责在所有生物体中产生能量的生物机械兼容。

这些微小的电线只有硅芯片上晶体管的大小，或者最细的人类头发宽度的千分之一。它们完全由天然氨基酸和血红素分子组成，这些分子存在于血红蛋白等蛋白质中，在红细胞中输送氧气。它们的制造使用了无害的细菌，从而消除了合成分子生产中常用的潜在复杂且对环境有害的程序的需要。

主要作者、布里斯托大学生物化学教授罗斯·​​安德森(RossAnderson)表示：“虽然我们的设计从地球上所有生命所必需的基于蛋白质的电子电路中汲取灵感，但它们没有许多复杂性和不稳定性，这些复杂性和不稳定性可能会阻止以我们自己的方式开发它们的自然等价物。”

“我们还可以按订单制造这些微小的电子元件，以天然蛋白质不可能的方式指定它们的特性。”

生物分子工程和模拟领域的领先专家共同开发了这种独特的新方法，用于设计具有可调电子特性的定制蛋白质。

这个多学科团队使用先进的计算工具来设计简单的构建块，这些构建块可以组合成更长的、线状的蛋白质链来传导电子。他们能够使用蛋白质X射线晶体学和电子冷冻显微镜(cryo-EM)来可视化这些线的结构，这些技术可以让结构以最精细的细节被观察到。突破了冷冻电镜的技术界限，利用该技术获得了有史以来研究过的最小个体蛋白质的图像。

最终，这些纳米级设计的电线有可能被广泛应用，包括用于疾病诊断和环境污染物检测的生物传感器。

人们还希望这项发明能够为新型电路奠定基础，为绿色工业生物技术和捕获太阳能的人工光合蛋白制造定制催化剂。

这一突破是一个名为“生命回路”的五年项目的一部分，该项目涉及布里斯托尔大学、朴茨茅斯大学、东安格利亚大学和伦敦大学学院(UCL)。

该团队利用他们在蛋白质设计、电子转移、生物分子模拟、结构生物学和光谱学方面的专业知识，深入了解电子如何流过天然生物分子，这是支撑细胞呼吸和光合作用的基本过程。

随着去年开始的该项目的进展，预计将取得进一步进展，为帮助实现向净零和更可持续的工业流程过渡提供了重要机会。

布里斯托大学化学教授、合著者AdrianMulholland表示：“这些蛋白质表明蛋白质设计如何越来越多地提供实用的工具。它们作为工程生物学的组成部分提供了令人兴奋的可能性，也是研究基本机制的伟大系统生物电子转移。”

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标签：蛋白质电子生物