Investigadores de la Universidad de Bristol han demostrado que las células artificiales residentes abandonan sus hospedadores protocelulares al mostrar un comportamiento antagónico al recibir una señal química.

El trabajo abre nuevas perspectivas para desarrollar materiales sintéticos blandos dotados de propiedades reales.

Las células vivas cooperan y compiten entre sí para maximizar su supervivencia y optimizar su comportamiento colectivo. Reproducir estos comportamientos en comunidades de entidades sintéticas similares a células (protocélulas) es extremadamente desafiante y requiere que diferentes tipos de protocélulas se unan en estrecha proximidad para que puedan operar al unísono. o alternativamente, trabajar unos contra otros.

En un nuevo estudio publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , El profesor Stephen Mann de la Escuela de Química de Bristol, junto con los colegas Dr. Nicolás Martín, Yan Qiao, Richard Booth y Mei Li en el Centro de Bristol para la Investigación de Protolife, y el colaborador francés Jean-Paul Douliez de la Universidad de Burdeos han abordado este desafío diseñando dos tipos de protocélulas que contienen enzimas, que cuando se mezclan entre sí se ensamblan espontáneamente en comunidades anidadas de huésped-huésped que operan de manera sinérgica o antagónica dependiendo de la fuerza de una señal química.

El equipo utilizó gotas grandes de un complejo de ácido graso sensible al pH (coacervado) y pequeñas microcápsulas de proteína-polímero (proteinosomas) como protoceldas huésped e huésped. respectivamente. Al diseñar interacciones atractivas entre los dos tipos de protocélulas, los proteinosomas se capturaron e internalizaron espontáneamente en las microgotas coacervadas para producir una comunidad anidada.

Los investigadores cargaron enzimáticamente la comunidad anidada al atrapar la glucosa oxidasa y la peroxidasa de rábano picante dentro de los proteinosomas y coacervar microgotas. respectivamente. La adición de pequeñas cantidades de glucosa al medio ambiente produjo una interacción cooperativa entre las protocélulas huésped y huésped, de modo que las dos enzimas trabajaron juntas para producir una cascada química acoplada espacialmente.

Sin embargo, el aumento del nivel de la señal de glucosa hizo que las protocélulas huésped se volvieran contra su huésped, lo que condujo al desensamblaje inducido por el pH de las gotas de coacervado y la liberación de los proteinosomas residentes. Una característica sorprendente del proceso de autoconfiguración fue que las gotas se reestructuraron en pequeñas vesículas de ácidos grasos que quedaron atrapadas dentro de los proteinosomas expulsados ​​para producir un nuevo tipo de protocélula anidada.

El profesor Stephen Mann dijo:"Aunque la investigación se encuentra en una etapa inicial, Nuestra visión a largo plazo es desarrollar redes de interacción dinámica en comunidades de protoceldas sintéticas. Esto podría ofrecer nuevas oportunidades para el diseño de microsistemas funcionales similares a la vida que operan colectivamente, por ejemplo, como sensores inteligentes. agentes de liberación y liberación de fármacos, y módulos de microescala para la captura y almacenamiento de energía ".