Redes de protocélulas montadas por compartimentos semelhantes a células artificiais foram desenvolvidas para a expansão de funcionalidades de imitação de células, como processamento de sinais, expressão de proteínas, diferenciação morfológica e coleta de energia.



Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Qiao Yan do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências, pelo Prof. Stephen Mann da Universidade de Bristol e pelo Prof. Yiyang Lin da Universidade de Tecnologia Química de Pequim, relatou uma população binária de coacervado imiscível microgotículas que podem se autoclassificar espontaneamente em redes de protocélulas interconectadas.

O estudo foi publicado na Nature Chemistry em 6 de novembro.

A superestrutura da protocélula automontada é organizada termodinamicamente na forma de cadeias lineares e ramificadas com uma sequência alternada de coacervados cristalinos líquidos e microgotículas não estruturadas, nas quais as duas gotículas imiscíveis aderem uma à outra. As redes são construções autoclassificadas impulsionadas pela minimização da energia superficial de gotículas coacervadas em um campo de força restritivo gerado pelas interações locais de adesão superficial.

Essas duas populações de coacervados exibem estruturas e ordem internas distintas, onde as gotículas líquido-cristalinas conduzem à captação seletiva de proteínas, polissacarídeos, lipídios e ATP. Em contraste, coacervados não estruturados formados por polieletrólitos carregados positivamente e pequenas moléculas são capazes de enriquecer ácidos nucleicos. Esta propriedade permite que redes de protocélulas localizem espacialmente reações bioquímicas em compartimentos separados.

Além disso, o oligonucleótido pré-carregado em coacervados cristalinos líquidos é transferido para um domínio homogéneo adjacente, uma vez que a solubilidade do oligonucleótido nas gotículas receptoras é energeticamente favorecida.

Os pesquisadores demonstraram ainda que a reconfiguração topográfica da rede de protocélulas poderia ser estimulada pela complexação hospedeiro-hóspede, fotoisomerização e dissolução induzida por sal.

Além disso, utilizaram as redes de protocélulas para isolar oligonucleotídeos de misturas contendo proteínas, polissacarídeos, lipídios ou ATP. As redes de protocélulas que consistem em coacervados de engenharia de superfície são capazes de restringir a coalescência de gotículas próprias e próprias e se montar em superestruturas 2D semelhantes a tecidos.

As superestruturas de protocélulas baseadas em coacervados representam um passo em direção à orquestração espontânea de colônias multicelulares artificiais com organização de ordem superior e funções coletivas.

Mais informações: Wenjing Mu et al, Ordenação superestrutural em redes de protocélulas baseadas em coacervados de autoclassificação, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01356-1
Informações do diário: Química da Natureza

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências