Os cientistas aproveitaram o potencial das bactérias para ajudar a construir células sintéticas avançadas que imitam a funcionalidade da vida real.
A pesquisa, liderada pela Universidade de Bristol e publicada hoje na Nature , faz um progresso importante na implantação de células sintéticas, conhecidas como protocélulas, para representar com mais precisão as composições complexas, estrutura e função das células vivas.

Estabelecer uma funcionalidade realista em protocélulas é um grande desafio global que abrange vários campos, desde a biologia sintética de baixo para cima e a bioengenharia até a pesquisa sobre a origem da vida. Tentativas anteriores de modelar protocélulas usando microcápsulas falharam, então a equipe de pesquisadores se voltou para bactérias para construir células sintéticas complexas usando um processo de montagem de material vivo.

O professor Stephen Mann, da Escola de Química da Universidade de Bristol, e o Max Planck Bristol Center for Minimal Biology, juntamente com os colegas Drs Can Xu, Nicolas Martin (atualmente na Universidade de Bordeaux) e Mei Li, no Bristol Center for Protolife Research, demonstraram uma abordagem para a construção de protocélulas altamente complexas usando microgotas viscosas cheias de bactérias vivas como um local de construção microscópico.

Na primeira etapa, a equipe expôs as gotículas vazias a dois tipos de bactérias. Uma população foi capturada espontaneamente dentro das gotículas enquanto a outra foi aprisionada na superfície da gotícula.

Em seguida, ambos os tipos de bactérias foram destruídos para que os componentes celulares liberados permanecessem presos dentro ou na superfície das gotículas para produzir protocélulas bacteriogênicas revestidas de membrana contendo milhares de moléculas biológicas, peças e pedaços de maquinaria.

Os pesquisadores descobriram que as protocélulas eram capazes de produzir moléculas ricas em energia (ATP) via glicólise e sintetizar RNA e proteínas por expressão gênica in vitro, indicando que os componentes bacterianos herdados permaneceram ativos nas células sintéticas.

Testando ainda mais a capacidade dessa técnica, a equipe empregou uma série de etapas químicas para remodelar as protocélulas bacteriogênicas estrutural e morfologicamente. O DNA bacteriano liberado foi condensado em uma única estrutura semelhante a um núcleo, e o interior da gotícula se infiltrou com uma rede semelhante a um citoesqueleto de filamentos de proteínas e vacúolos de água delimitados por membranas.

Como um passo para a construção de uma entidade de células sintéticas/vivas, os pesquisadores 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 adotaram uma morfologia externa semelhante à da ameba devido ao metabolismo e crescimento bacteriano no local para produzir um sistema biônico celular com propriedades integradas semelhantes à vida.

O autor correspondente, Professor Stephen Mann, diz que "atingir alta complexidade organizacional e funcional em células sintéticas é difícil, especialmente em condições próximas ao equilíbrio. Esperamos que nossa abordagem bacteriogênica atual ajude a aumentar a complexidade dos modelos atuais de protocélulas, facilite a integração de uma miríade de componentes biológicos e permitem o desenvolvimento de sistemas citomiméticos energizados."

O primeiro autor Dr. Can Xu, pesquisador associado da Universidade de Bristol, acrescentou que sua "abordagem de montagem de material vivo oferece uma oportunidade para a construção de baixo para cima de construções de células vivas/sintéticas simbióticas. Por exemplo, usando bactérias projetadas, deve ser possível fabricar módulos complexos para desenvolvimento nas áreas diagnósticas e terapêuticas da biologia sintética, bem como na biofabricação e biotecnologia em geral." + Explorar mais

Protocélulas em busca