La legătura dintre materie vii și nevii, îmbunătățirea construcției spontane de jos în sus a celulelor artificiale cu complexitate organizațională mare și funcții diversificate este încă o problemă. Pentru a face față acestei provocări, oamenii de știință, conduși de Universitatea din Bristol, au creat celule sintetice, cunoscut sub numele de protocelule, folosind micro-picături vâscoase umplute cu bacterii vii ca șantier microscopic.
Pentru a construi aceste celule sintetice avansate, care imită funcționalitatea reală, oamenii de știință au valorificat potențialul bacteriilor. Ei au expus picăturile goale la două tipuri de bacterii: o populație a fost capturată spontan în picături, în timp ce cealaltă a fost prinsă la suprafața picăturilor.
Apoi au distrus ambele tipuri de bacterii. Determină eliberarea componentelor celulare care rămân prinse în interiorul sau pe suprafața picăturilor pentru a produce protocelule bacteriogene acoperite cu membrană care conțin mii de molecule biologice, părți și mașini.
Faptul că protocelulele ar putea genera ARN iar proteinele prin expresia genelor in vitro și molecule bogate în energie (ATP) prin glicoliză au sugerat că componentele bacteriene moștenite au persistat în celulele sintetice.
Pentru a testa capacitatea acestei tehnici, oamenii de știință au folosit o serie de pași chimici pentru a remodela protocelulele bacteriogene din punct de vedere structural și morfologic. Interiorul picăturii a fost umplut cu o rețea asemănătoare citoscheletului de filamente de proteine și vacuole de apă legate de membrană. Bacterianul eliberat ADN-ul a fost comprimat într-o singură structură asemănătoare cu un nucleu.
Apoi, oamenii de știință au implantat bacterii vii în protocelule pentru a genera producție auto-sustenabilă de ATP și energizare pe termen lung pentru glicoliză, expresia genelor și asamblarea citoscheletică. În mod curios, constructele protoliving au dezvoltat un aspect exterior asemănător unei amebe datorită creșterii bacteriene locale și metabolismului, creând un sistem bionic celular cu caracteristici integrate realiste.
Autorul corespondent, profesorul Stephen Mann a spus: „Atingerea unei complexități organizaționale și funcționale ridicate în celulele sintetice este dificilă, mai ales în condiții aproape de echilibru. Sperăm că abordarea noastră bacteriogenă actuală va ajuta la creșterea complexității modelelor actuale de protocelule, va facilita integrarea nenumăratelor componente biologice și va permite dezvoltarea sistemelor citomimetice energizate.”
Primul autor Dr. Can Xu, cercetător asociat la Universitatea din Bristol, adăugat: „Abordarea noastră de asamblare a materialelor vii oferă o oportunitate pentru construcția de jos în sus a structurilor simbiotice de celule vii/sintetice. De exemplu, folosind bacterii proiectate, ar trebui să fie posibil să se fabrice module complexe pentru dezvoltare în domeniile de diagnostic și terapeutice ale biologiei sintetice, bioproducției și biotehnologiei în general.
Referința jurnalului:
- Xu, C., Martin, N., Li, M. şi colab. Ansamblu de material viu al protocelulelor bacteriogene. Natură (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-05223-w
