No nexo da matéria viva e não viva, melhorar a construção espontânea de baixo para cima de células artificiais com alta complexidade organizacional e funções diversificadas ainda é um problema. Para enfrentar esse desafio, cientistas liderados pela Universidade de Bristol criaram células sintéticas, conhecidas como protocélulas, usando microgotas viscosas cheias de bactérias vivas como um local de construção microscópico.
Para construir essas células sintéticas avançadas, que imitam a funcionalidade da vida real, os cientistas aproveitaram o potencial das bactérias. Eles expuseram as gotículas vazias a dois tipos de bactérias: uma população foi capturada espontaneamente dentro das gotículas enquanto a outra ficou presa na superfície da gotícula.
Eles então destruíram os dois tipos de bactérias. Ele causa a liberação de componentes celulares que permanecem presos dentro ou na superfície das gotículas para produzir protocélulas bacteriogênicas revestidas de membrana contendo milhares de moléculas biológicas, peças e máquinas.
O fato de as protocélulas poderem gerar RNA e proteínas por expressão gênica in vitro e moléculas ricas em energia (ATP) via glicólise sugeriram que os componentes bacterianos herdados persistiam nas células sintéticas.
Para testar a capacidade dessa técnica, os cientistas usaram uma série de etapas químicas para remodelar as protocélulas bacteriogênicas estrutural e morfologicamente. O interior da gotícula foi preenchido com uma rede semelhante ao citoesqueleto de filamentos de proteínas e vacúolos de água ligados à membrana. A bactéria liberada DNA foi comprimido em uma única estrutura semelhante a um núcleo.
Em seguida, os cientistas implantaram bactérias vivas nas protocélulas para gerar produção autossustentável de ATP e energização de longo prazo para glicólise, expressão gênica e montagem do citoesqueleto. Curiosamente, os construtos protovivos desenvolveram uma aparência exterior semelhante a uma ameba devido ao crescimento e metabolismo bacteriano local, criando um sistema biônico celular com características realistas integradas.
O autor correspondente, Professor Stephen Mann, disse: “Atingir alta complexidade organizacional e funcional em células sintéticas é difícil, especialmente em condições próximas ao equilíbrio. Esperamos que nossa atual abordagem bacteriogênica ajude a aumentar a complexidade dos atuais modelos de protocélulas, facilite a integração de inúmeros componentes biológicos e permita o desenvolvimento de sistemas citomiméticos energizados”.
O primeiro autor Dr. Can Xu, pesquisador associado da Universidade de Bristol, adicionado: “Nossa abordagem de montagem de material vivo oferece uma oportunidade para a construção de baixo para cima de construções simbióticas de células vivas/sintéticas. Por exemplo, usando bactérias engenheiradas, deve ser possível fabricar módulos complexos para desenvolvimento em áreas de diagnóstico e terapia de biologia sintética, biofabricação e biotecnologia em geral.”
Jornal de referência:
- Xu, C., Martin, N., Li, M. et ai. Montagem de material vivo de protocélulas bacteriogênicas. Natureza (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-05223-w
