Los biofísicos han diseñado un nuevo sistema de transporte similar a una célula que representa un hito importante en el camino hacia las células sintéticas.
La creación de células artificiales con propiedades similares a las de la vida real a partir de un pequeño conjunto de componentes es un objetivo principal de la biología sintética. El movimiento independiente es una habilidad clave aquí, y es difícil de reproducir en el tubo de ensayo. Un equipo dirigido por el físico Erwin Frey, profesor de física estadística y biológica en LMU, y Petra Schuel del Instituto Max Planck de Bioquímica, ha logrado importantes avances en esta área, informan los investigadores en la revista Nature Physics.
Los científicos lograron mantener las vesículas rodeadas por una membrana lipídica, los llamados liposomas, en constante movimiento sobre una membrana de apoyo. Este movimiento es impulsado por la interacción de la membrana de la vesícula con isotipos de proteínas específicas, que a su vez requieren el «combustible» bioquímico de ATP. Estos patrones son generados por un conocido sistema de formación de patrones biológicos: el sistema de proteínas Min, que controla la división celular en la bacteria Escherichia coli. Los experimentos en el laboratorio de Schwille mostraron que las proteínas Min unidas a la membrana en el sistema sintético se organizan asimétricamente alrededor de las vesículas e interactúan con ellas de una manera que las hace moverse. En este proceso, las proteínas se unen a la membrana de soporte ya las propias vesículas. «El transporte direccional de vesículas de membrana grandes solo se encuentra en las células superiores, donde las proteínas motoras complejas realizan esta tarea. Descubrir que las proteínas bacterianas pequeñas son capaces de hacer algo similar fue una completa sorpresa», señala Schuel. «Actualmente no está claro qué hacen exactamente las moléculas de proteína en la superficie de la membrana, pero también con qué propósito las bacterias podrían necesitar tal función».
Dos posibles mecanismos
Con la ayuda de análisis teóricos, el equipo de Fry identificó dos mecanismos diferentes que podrían estar detrás del movimiento: «Un posible mecanismo es que las proteínas en la membrana de soporte interactúan con las de la superficie de una vesícula como una cremallera y forman o disuelven compuestos macromoleculares». de esta manera», explica Fry. . «Si hay más proteínas en un lado que en el otro, la cremallera se abre allí, mientras que en el otro lado se cierra. Así, la vesícula se mueve en la dirección en la que hay menos proteínas». Un segundo mecanismo posible es que las proteínas asociadas a la membrana deformen la membrana de la vesícula y alteren su curvatura. Este cambio de forma conduce al movimiento hacia adelante.
«Ambos mecanismos son posibles en principio», subraya Frey. Pero lo que sí sabemos con certeza es que los patrones de proteínas en la membrana de soporte y la vesícula provocan movimiento. Esto representa un gran paso adelante en el camino hacia las células artificiales”. Los autores están convencidos de que su sistema puede servir como plataforma de modelado en el futuro para desarrollar sistemas artificiales con movimientos similares a los de la vida real.
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