p Pesquisadores do Instituto Max Planck de Dinâmica de Sistemas Técnicos Complexos em Magdeburg, o Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces em Potsdam, e a Universidade de Halle estão um passo mais perto de uma célula construída sinteticamente. Eles usaram uma enzima encontrada em bactérias para montar uma parte crucial da cadeia respiratória - essencial para o metabolismo de energia em muitas células - e torná-la funcional em uma membrana de polímero artificial. p Criar células artificiais é uma das grandes visões da biologia e da engenharia. Alguns dos visionários ambiciosos reconstroem radicalmente células que já existem na natureza. Outros - como os pesquisadores do Max Planck - seguem um caminho ainda mais difícil. "Queremos construir uma nova célula do zero, combinando gradualmente componentes individuais em um sistema vivo com um metabolismo, "diz Ivan Ivanov, um cientista do grupo de trabalho de Kai Sundmacher, Diretor do Instituto Max Planck em Magdeburg.

p Em um estudo recente, os pesquisadores procuraram um polímero artificial que tivesse as propriedades de uma membrana celular e também pudesse desempenhar seu papel no metabolismo energético. Membranas celulares naturais, que consistem em fosfolipídios, separar o interior da célula do ambiente. Eles têm propriedades hidrofílicas e lipofílicas e são o palco para reações bioquímicas essenciais que servem para produzir energia para a célula, entre outras coisas. "Inspirado nos processos naturais do metabolismo energético dos organismos vivos, nós projetamos organelas de energia artificial personalizadas a partir de blocos de construção biológicos e químicos que convertem energia luminosa ou química em ATP, "explica Tanja Vidaković-Koch do Instituto Max Planck de Dinâmica de Sistemas Técnicos Complexos. Quase todas as reações químicas na célula são alimentadas por ATP.

p Bomba de prótons em uma membrana artificial

p Os pesquisadores descobriram agora um polímero disponível comercialmente (o surfactante PDMS-g-PEO) que atua como uma membrana no lugar dos fosfolipídios naturais e, portanto, pode formar vesículas. Essas vesículas "são um modelo útil para a construção de organelas e células artificiais, "explica Rumiana Dimova, especialista em biomembranas no Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces. Um grande obstáculo tem sido a incorporação de proteínas funcionais - incluindo aquelas envolvidas no metabolismo energético - em membranas poliméricas.

p A equipe de cientistas do Max Planck conseguiu agora integrar a bomba de prótons bo3 oxidase na membrana sintética. A enzima pertence à cadeia respiratória de muitas bactérias "e também funciona muito bem na membrana do polímero - até ligeiramente melhor do que nas membranas lipídicas naturais, "diz Nika Marušič, co-autor do estudo.

p A oxidase reduz o oxigênio também na membrana artificial e, portanto, constitui a etapa final da respiração celular. Como os pesquisadores mostraram, ele bombeia prótons para o interior da vesícula, criando assim um pré-requisito para a produção de ATP.

p Impermeável a prótons

p A membrana artificial também é quase impermeável aos prótons, ainda suficientemente fluido e altamente estável (muito mais estável do que sua contraparte natural) contra radicais de oxigênio prejudiciais. A rigidez à flexão da membrana polimérica também é semelhante à de uma membrana natural. Isso é importante porque as células vivas estão constantemente se deformando. O módulo de curvatura não deve, portanto, ser muito baixo para que as células possam manter sua forma. Contudo, também não deve ser muito alto. De outra forma, a função de proteínas de membrana complexas ficará comprometida.

p Resumindo:a química do polímero oferece excelentes condições para o metabolismo da energia em uma mitocôndria artificial. De acordo com Ivanov, ainda existem alguns obstáculos:"Ainda não está claro como essa membrana polimérica poderia se replicar." Isso certamente seria necessário para que uma célula artificial pudesse se multiplicar. Os cientistas, portanto, ainda têm muito trabalho pela frente.