División y crecimiento de vesículas sintéticas – ScienceDaily

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Un gran desafío para la producción de células sintéticas es que deben poder dividirse para tener descendencia. En el diario Angewandte Chemie, un equipo de Heidelberg ha introducido un mecanismo de división reproducible para vesículas sintéticas. Se basa en la ósmosis y se puede controlar mediante una reacción enzimática o mediante la luz.

Los organismos no pueden simplemente emerger de material inanimado (“abiogénesis”), las células siempre provienen de células preexistentes. La perspectiva de nuevas células sintéticas construidas desde cero está cambiando este paradigma. Sin embargo, un obstáculo en este camino es el tema de la división controlada, un requisito para tener “descendencia”.

Un equipo del Instituto Max Planck de Investigación Médica en Heidelberg, la Universidad de Heidelberg, la Escuela Max Planck Matter to Life y Exzellenzcluster 3D Matter Made to Order, dirigido por Kerstin Göpfrich, ha alcanzado un hito al obtener el control total de la división. de vesículas. Para lograr esto, produjeron “vesículas unilaminares gigantes”, que son burbujas del tamaño de un micrómetro con una capa que consiste en una bicapa lipídica que se asemeja a una membrana natural. Se han combinado una variedad de lípidos para producir vesículas de fases separadas: vesículas con hemisferios de membrana que tienen diferentes composiciones. Cuando aumenta la concentración de sustancias disueltas en la solución circundante, la ósmosis hace que el agua se escape de la vesícula a través de la membrana. Esto reduce el volumen de la vesícula mientras mantiene la superficie de la membrana igual. La tensión resultante en la interfaz de fase deforma las vesículas. Se encogen a lo largo de su “ecuador”, cada vez más a medida que aumenta la presión osmótica, hasta que las dos mitades se separan por completo para formar dos “células hijas” (ahora monofásicas) con diferentes composiciones de membrana. Cuando la separación que se produce depende únicamente de la relación de concentración de las partículas osmóticamente activas (osmolaridad) y es independiente del tamaño de la vesícula.

El método por el cual se aumenta la osmolaridad tampoco juega ningún papel. Los métodos utilizados por el equipo incluyeron el uso de una solución de sacarosa y la adición de una enzima que divide la glucosa y la fructosa para aumentar lentamente la concentración. El uso de la luz para iniciar la división de moléculas en la solución les dio a los investigadores un control espacial y temporal completo sobre la separación. El uso de una irradiación local estrictamente controlada permitió aumentar selectivamente la concentración alrededor de una sola vesícula, activando la división selectiva.

El equipo también puede hacer crecer células monofásicas en vesículas separadas por fases fusionándolas con vesículas diminutas que tienen el otro tipo de membrana. Esto se logró conectando hebras simples de ADN a ambos tipos diferentes de membranas. Estos se unen y hacen que la célula hija y las membranas de las mini vesículas entren en estrecho contacto para que puedan fusionarse. Las vesículas gigantes resultantes pueden experimentar posteriormente ciclos de división adicionales.

“Aunque estos mecanismos de división sintética difieren significativamente de los de las células vivas”, dice Göpfrich, “surge la pregunta de si mecanismos similares jugaron un papel en la vida temprana en la tierra o están involucrados en la formación de vesículas intracelulares”.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Wiley. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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