Científicos construyen una unidad de producción de energía para una célula sintética
Científicos de la Universidad de Groningen han construido vesículas sintéticas en las que se produce ATP, el principal portador de energía de las células vivas. Las vesículas utilizan el ATP para mantener su volumen y su homeostasis de fuerza iónica. Esta red metabólica se utilizará eventualmente en la creación de células sintéticas, pero ya se puede utilizar para estudiar los procesos dependientes de ATP. Los investigadores describieron el sistema sintético en un artículo publicado en Nature Communications el 18 de septiembre.
Esta es la impresión de un artista de una célula sintética, con el sistema de producción ATP en verde.
Bert Poolman / BaSyC consortium
Nuestro objetivo es la construcción ascendente de una célula sintética que pueda sostenerse a sí misma y que pueda crecer y dividirse", explica Bert Poolman, profesor de bioquímica de la Universidad de Groningen. Forma parte de un consorcio holandés que obtuvo una beca de Gravitación en 2017 de la Organización Holandesa de Investigación Científica para realizar esta ambición. Diferentes grupos de científicos están produciendo diferentes módulos para la célula y el grupo de Poolman se encargó de la producción de energía.
Equilibrio
Todas las células vivas producen ATP como portador de energía, pero lograr una producción sostenible de ATP en un tubo de ensayo no es una tarea fácil. En los sistemas sintéticos conocidos, todos los componentes de la reacción se incluyeron dentro de una vesícula. Sin embargo, después de media hora, la reacción alcanzó el equilibrio y la producción de ATP disminuyó,' explica Poolman. Queríamos que nuestro sistema se mantuviera alejado del equilibrio, como en los sistemas vivos.
A tres estudiantes de doctorado de su grupo les llevó casi cuatro años construir un sistema de este tipo. Se acondicionó una vesícula lipídica con una proteína de transporte que podía importar el sustrato arginina y exportar el producto ornitina. Dentro de la vesícula, había enzimas que descomponían la arginina en ornitina. La energía libre que esta reacción proporcionó se utilizó para vincular el fosfato con el ADP, formando el ATP. El amonio y el dióxido de carbono se producían como productos de desecho que se difundían a través de la membrana. La exportación de ornitina producida dentro de la vesícula impulsa la importación de arginina, lo que mantiene el sistema en funcionamiento mientras las vesículas estén provistas de arginina", explica Poolman.
Transporte de proteínas
Para crear un sistema fuera de equilibrio, el ATP se utiliza para mantener la fuerza iónica dentro de la vesícula. Un sensor biológico mide la fuerza iónica y si ésta es demasiado alta, activa una proteína de transporte que importa una sustancia llamada glicina betaína. Esto aumenta el volumen de la célula y, en consecuencia, reduce la fuerza iónica. La proteína de transporte es impulsada por ATP, por lo que tenemos tanto la producción como el uso de ATP dentro de la vesícula".
El sistema se dejó funcionar durante 16 horas en el experimento más largo que los científicos han realizado. Esto es bastante largo - algunas bacterias se pueden dividir después de sólo 20 minutos,' dice Poolman. El sistema actual debería ser suficiente para una célula sintética que se divide una vez cada pocas horas. Eventualmente, diferentes módulos como éste se combinarán para crear una célula sintética que funcionará de manera autónoma al sintetizar sus propias proteínas a partir de un genoma sintético.
Cromosoma artificial
El sistema actual se basa en componentes bioquímicos. Sin embargo, los colegas de Poolman en Wageningen University & Research están ocupados recolectando los genes necesarios para la producción de las enzimas utilizadas por el sistema e incorporándolos a un cromosoma artificial. Otros están trabajando en la síntesis de lípidos y proteínas, por ejemplo, o en la división celular. La célula sintética final debería contener ADN para todos estos módulos y funcionar de forma autónoma como una célula viva, pero en este caso, diseñada de abajo hacia arriba e incluyendo nuevas propiedades. Sin embargo, esto es dentro de muchos años. Mientras tanto, ya estamos utilizando nuestro sistema de producción de ATP para estudiar los procesos dependientes de ATP y avanzar en el campo del transporte de membranas,' dice Poolman.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Tjeerd Pols, Hendrik R. Sikkema, Bauke F. Gaastra, Jacopo Frallicciardi, Wojciech M. Smigiel, Shubham Singh and Bert Poolman; "A synthetic metabolic network for physicochemical homeostasis"; Nature Communications; 18 September 2019
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
