A compartimentação é uma das principais estratégias pelas quais a natureza permite o controle de muitos processos biológicos. Para o bom funcionamento das células vivas, as organelas, pequenos compartimentos dentro da célula, são essenciais. Os pesquisadores estão trabalhando em maneiras de fazer organelas artificiais que adicionam novas funcionalidades às células ou corrigem processos disfuncionais nas células, por exemplo, como terapia para doenças metabólicas. Isso pode ser alcançado usando componentes sintéticos para produzir organelas artificiais fora da célula ou usando componentes feitos na célula. E é a última abordagem que Suzanne Timmermans explorou para seu doutorado. pesquisa através do uso de nanopartículas de proteínas.
Estabilizando domínios

Para ela Ph.D. pesquisa, Suzanne Timmermans usou nanopartículas de proteína para desenvolver organelas artificiais que poderiam fazer novos trabalhos na célula. Essas partículas microscópicas são compostas de capsídeos virais (os invólucros proteicos dos vírus) aos quais foi adicionado um domínio proteico estabilizador.

Timmermans demonstrou que as nanopartículas são estáveis ​​por tempo prolongado em condições comparáveis ​​às do interior das células. Isso é crucial para o correto funcionamento de uma organela artificial, pois seria muito destrutivo se ela se desintegrasse e perdesse sua função dentro da célula. Além disso, os domínios estabilizadores permitem que as nanopartículas reajam ao seu ambiente alterando seu tamanho. Os processos naturais na célula muitas vezes demonstram esse comportamento responsivo, por isso é muito importante imitá-lo.

Componente ativo

Para ter uma função específica na célula, uma organela artificial deve conter um componente ativo. As enzimas são excelentes candidatas, pois esses catalisadores protéicos podem ser produzidos pelas células, são naturalmente ativos dentro das células, e muitas enzimas com todos os tipos de funcionalidades são conhecidas.

As nanopartículas de proteína usadas por Timmermans consistem em um núcleo vazio. Ela demonstrou que é viável encapsular enzimas nesse núcleo. Isso foi alcançado tanto fora das células quanto dentro das células vivas. Especificamente, esta última descoberta é muito promissora para o desenvolvimento de uma organela artificial.

Efeito benéfico nas células e dentro delas

Finalmente, Timmermans avaliou se as organelas artificiais têm um efeito benéfico sobre e dentro das células. Primeiro, ela empregou a atividade das enzimas encapsuladas para a produção de um composto que poderia ser usado pela célula para produzir determinada proteína. Em seguida, ela avaliou se o encapsulamento dentro da organela artificial poderia proteger a enzima da rápida degradação pelas chamadas proteases. Este aspecto do projeto provou ser muito desafiador para provar, e este projeto ainda está em desenvolvimento.

Ao todo, a pesquisa de Timmermans avançou no conhecimento sobre o desenvolvimento de organelas artificiais que são produzidas dentro das células. Desafios importantes que ainda precisam ser superados são a realização da atividade das organelas artificiais dentro das células, a regulação dessa atividade por sinais específicos e a detecção das organelas dentro das células. Colaborando com diferentes disciplinas científicas e empregando os desenvolvimentos que foram feitos com outras nanopartículas de proteínas, Timmermans espera que esses obstáculos possam ser superados no futuro. + Explorar mais

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