Izgradnja funkcionalnih sintetičkih stanica je nešto što znanstvenici diljem svijeta već dugo pokušavaju.
Njihova uporaba u proučavanju staničnih mehanizama u visoko kontroliranom i unaprijed definiranom okruženju stvara veliku vrijednost za razumijevanje prirode, kao i za razvoj novih terapijskih pristupa.
Znanstvenici s 2. Instituta za fiziku na Sveučilištu u Stuttgartu i kolege s Instituta Max Planck za medicinska istraživanja sada su napravili sljedeći korak prema sintetičkim stanicama.
Uveli su funkcionalne citoskelete na bazi DNA u odjeljke veličine stanice. Citoskeleti su bitne komponente svake stanice koje kontroliraju njihov oblik, unutarnju organizaciju i druge vitalne funkcije kao što je transport molekula između različitih dijelova stanice.
Nakon ugradnje citoskeleta u sintetičke kapljice, istraživači su također pokazali funkcionalnost, uključujući transport. Rezultati su nedavno objavljeni u Nature Chemistry.
Oponašanje funkcija citoskeleta
Citoskelet je ključna komponenta svake stanice, a sastoji se od različitih proteina. Osim osnovne funkcije davanja stanici njezinog oblika, neophodan je za mnoge stanične procese kao što su dioba stanice, unutarstanični transport različitih molekula i pokretljivost kao odgovor na vanjsku signalizaciju.
Zbog svoje važnosti u prirodnim sustavima, mogućnost oponašanja njezine funkcionalnosti u umjetnoj stanici važan je korak prema izgradnji i projektiranju sintetičke stanice. Međutim, dolazi s mnogim izazovima zbog svojih raznolikih zahtjeva. To uključuje stabilnost, kao i brzu prilagodljivost i reaktivnost.
Istraživači u području sintetičke biologije prethodno su koristili DNK nanotehnologiju za ponovno stvaranje staničnih komponenti kao što su imitacije ionskih kanala na temelju DNK. Za to, iskorištena je činjenica da se DNK može programirati ili konstruirati da se samostalno sastavi u unaprijed planirani oblik komplementarnim uparivanje baza.
DNA filamenti kao sintetski citoskelet
“Sintetičke strukture DNK mogu omogućiti vrlo specifične i programirane zadatke, kao i svestrane mogućnosti dizajna izvan onoga što je dostupno iz biološki definiranih alata. Posebno, strukturna organizacija struktura DNK može odstupiti od svojih prirodnih kolega, čak i možda nadmašiti opseg funkcionalnosti prirodnih sustava”, kaže Laura Na Liu, profesorica na 2. Institutu za fiziku Sveučilišta u Stuttgartu.
Nadalje, istraživači Paul Rothemund, Elisa Franco i Rebecca Schulman već su bili uspješni u sastavljanju DNK u mikronske filamente, koji čine osnovu za izgradnju citoskeleta. Od tada, ovi filamenti su opremljeni različitim funkcijama.
Znanstvenici sa Sveučilišta u Stuttgartu i MPI za medicinska istraživanja sada su poduzeli sljedeći korak u izgradnji umjetne stanice, koristeći filamente kao sintetski citoskelet i dajući im raznoliku funkcionalnost.
“Uzbudljivo je da također možemo pokrenuti sastavljanje citoskeleta DNA s ATP-om — iste molekule koje stanice koriste za pokretanje različitih mehanizama”, kaže Kerstin Göpfrich, voditelj istraživačke grupe Max Planck pri MPI za medicinska istraživanja.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram-t.me/kozmoshr
Izvori:
University of Stuttgart (21.6.2022.); Another step towards synthetic cells
