מגזין הטכניון | קיץ 2022

ד”ר עומר יחזקאלי אורן בכר 28 המהנדס החד-תאי ח וקרים בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון פיתחו “בקטריה ביונית”. לטכנולוגיה החדשנית יש יישומים פוטנציאליים רבים בתעשייה (ייצור משופר של חומרים ודלקים), באיכות הסביבה (ניטור חומרים מסוכנים באמצעות בקטריות) וברפואה מדויקת (שחרור ממוקד של תרופות ברקמת היעד בגוף באמצעות אור חיצוני). את המחקר הובילו ד”ר עומר יחזקאלי והדוקטורנט אורן בכר, ושותפים בו הדוקטורנט מתן מאירוביץ’ Angewandte והמסטרנטית יארא זיבק. כתב העת , שפרסם את Chemie International Edition .) hot paper המחקר, בחר בו כמאמר יוצא דופן ( “קבוצת המחקר שלי עוסקת בממשק הנדסה וביוטכנולוגיה ברמה הננומטרית,” מסביר ד”ר יחזקאלי. “המטרה שלנו היא לטשטש את הגבולות הקיימים בין הדיסציפלינות השונות ובעיקר בין חומרים ננומטריים ומערכות ביולוגיות כגון חיידקים. במחקר שלנו אנו משתמשים בתכונות הייחודיות של חלקיקים ננומטריים מחד גיסא, ובסלקטיביות האדירה של מערכות ביולוגיות מאידך גיסא, ליצירה של מערכות ביוניות המבצעות תהליכים חיוניים.” חלקיקים ננומטריים של מוליכים למחצה מיוצרים בדרך כלל בתהליכים כימיים המחייבים טמפרטורות גבוהות וממיסים אורגניים. במחקר הנוכחי הצליחו החוקרים ליצור, באמצעות חלבונים מהונדסים, סביבה המאפשרת גידול חלקיקים ננומטריים הפעילים בתהליכים מושרי אור בתנאים ביולוגיים ובטמפרטורת החדר. לדברי ד”ר יחזקאלי, “שימוש בחלבונים מהונדסים לגידול עצמי של חומרים ננומטריים הוא אסטרטגיה מבטיחה הפותחת אופקים מדעיים חדשים לשילוב בין חומר דומם וחי. במחקר הנוכחי הדגמנו שימוש בחלבונים מהונדסים לגידול ננו-חומרים מוליכים המסוגלים באמצעות קרינת אור ,CdS למחצה מסוג , מולקולה בעלת חשיבות מכרעת NADPH למחזר בתהליכים אנזימטיים רבים.״ אנזימים הם מרכיבים ביולוגיים שכיחים המשתתפים במרבית הפעולות בתא החי. אלה מבנים חלבוניים המניעים פעולות רצויות באמצעות יצירת סביבה ביוכימית מתאימה. מיליארדי שנות אבולוציה הובילו להתפתחות ספקטרום רחב של אנזימים האחראים לתפקודים הרבים והמגוונים בתא. בעבודה זו הראו החוקרים כי אפשר להפיק (למחזר) שעבר עריכה SP 1 באמצעות חלבון NADPH את ה- תתי-יחידות שיוצרות 12- גנטית. חלבון זה בנוי מ מבנה דמוי “דונאט” עם חור בקוטר שלושה ננומטר מיליארדית המטר). באמצעות כלים של הנדסת 3( ביוטכנולוגיה ערכו החוקרים שינויים בתתי-היחידות כך שיתאפשר גידול של חלקיק ננומטרי בתוך ה”חור” בחלבון. החלקיק הנוצר מופעל על ידי אור ומיצר שטף אלקטרונים, שבתורו מפעיל אנזימי חמצון-חיזור https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202202457 למאמר: חי מצמיח דומם