Une équipe de chercheurs met au point un élément important pour les cellules artificielles
Au cours de la division cellulaire, un anneau se forme autour de l'équateur de la cellule, qui se contracte pour diviser la cellule en deux cellules filles. En collaboration avec des chercheurs de Heidelberg, Dresde, Tübingen et Harvard, le professeur Jan Kierfeld et Lukas Weise du département de physique de l'université TU de Dortmund ont réussi pour la première fois à synthétiser un tel anneau contractile à l'aide de la nanotechnologie de l'ADN et à découvrir son mécanisme de contraction. Les résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue Nature Communications.
En biologie synthétique, les chercheurs tentent de recréer in vitro des mécanismes cruciaux de la vie, tels que la division cellulaire. L'objectif est de pouvoir synthétiser des cellules minimales. L'équipe de recherche dirigée par le professeur Kerstin Göpfrich de l'université de Heidelberg a maintenant reproduit synthétiquement des anneaux contractiles pour la division cellulaire en utilisant des anneaux polymères composés de nanotubes d'ADN.
La formation d'un anneau qui resserre et sépare les cellules en division est une étape importante de la division cellulaire naturelle. Dans la nature, cette étape est réalisée par une machinerie de protéines : des protéines motrices, alimentées par l'énergie chimique de l'hydrolyse de l'ATP, rassemblent un anneau de filaments de la protéine actine. L'adénosine triphosphate, ou ATP, est une molécule présente dans toutes les cellules vivantes et qui fournit l'énergie nécessaire à de nombreux processus cellulaires.
Le mécanisme de contraction des anneaux d'ADN mis au point par les chercheurs ne repose plus sur des protéines motrices alimentées par l'hydrolyse de l'ATP. Au lieu de cela, l'attraction moléculaire entre les segments d'anneaux peut déclencher la contraction des anneaux polymères. Cette attraction moléculaire peut être induite de deux manières : soit par la réticulation de molécules à deux extrémités "collantes" qui peuvent relier deux segments de polymères, soit par l'interaction de déplétion, où les polymères sont entourés de molécules "fouleuses" qui pressent les segments l'un contre l'autre. Ce mécanisme ne consomme pas d'énergie chimique, ce qui signifie qu'aucune source d'énergie ne doit être incorporée dans la cellule synthétique pour que le mécanisme fonctionne.
Jan Kierfeld, professeur de physique théorique, et Lukas Weise, chercheur doctorant, travaillent dans le domaine de la physique biologique. Dans le cadre de leurs travaux de recherche, ils ont développé une description théorique et une simulation de dynamique moléculaire du mécanisme de contraction, qui correspondent aux résultats expérimentaux de leurs partenaires de recherche. Pour ce faire, ils ont mis au point des méthodes spéciales pour simuler les anneaux d'ADN à une échelle réaliste. La théorie et la simulation permettent d'expliquer quantitativement comment les anneaux polymères se forment et se contractent. Cela signifie que nous sommes en mesure de prédire non seulement qu'une concentration accrue de molécules "crowder" réduira l'anneau, mais aussi de combien", explique le professeur Jan Kierfeld. Il est ainsi possible de déterminer comment le diamètre de l'anneau d'ADN peut être contrôlé avec précision, ce qui est très important pour les applications futures des anneaux contractiles en biologie synthétique.
Les mécanismes de division cellulaire constituent une étape importante vers une cellule artificielle, dont la construction permet de mieux comprendre les mécanismes fonctionnels des cellules naturelles et, par conséquent, les fondements de la vie.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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