Las células son la unidad básica de la vida. Proporcionan un entorno para que interactúen las moléculas fundamentales de la vida, para que las reacciones se produzcan y mantengan la vida. Sin embargo, la célula biológica es muy complicada, dificultando la comprensión de lo que ocurre en su interior. Una forma de abordar este problema biológico es diseñar una célula mínima sintética como un sistema más simple en comparación con las células biológicas. Investigadores del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética en Dresde y del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces en Potsdam lograron tal desafío de ingeniería al construir una célula sintética que puede encapsular reacciones bioquímicas fundamentales. También muestran que un sistema tan mínimo puede responder a cambios en el medio ambiente.

Las células constituyen los componentes básicos de la vida. Proporcionan un entorno distinto y dinámico para la organización de moléculas y reacciones necesarias para sustentar la vida. Dentro de la célula hay innumerables moléculas, incluido el ADN, proteínas, azúcares y grasas (lípidos) que deben unirse de diferentes formas. Comprender, cómo las células organizan todos estos componentes para funcionar en un entorno complejo, Los científicos han estado construyendo células sintéticas con menos componentes para diseñar sistemas simples que imiten ciertos procesos celulares. Este campo de investigación de la biología sintética combina la ingeniería y la biología y se centra en tomar partes del sistema biológico natural y simplificarlo.

A pesar de muchos avances en el campo de la biología sintética, la construcción de sistemas dinámicos sigue siendo muy difícil. El equipo de investigación financiado a través de la red MaxSynBio, compuesto por Dora Tang del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética en Dresde en colaboración con Rumiana Dimova y Tom Robinson del Instituto Max-Planck de Coloides e Interfaces ahora han construido una célula sintética que puede reaccionar a los cambios en el medio ambiente. Los investigadores construyeron un compartimento con una membrana que contiene un subcompartimento sin membrana en su interior. Este subcompartimento se puede montar y desmontar en función de los cambios del entorno.

Subcompartimentos sensibles

El desafío clave durante este proceso fue crear un subcompartimento a partir de moléculas que flotaban dentro de la célula sintética. Estas células se visualizaron mediante microscopía de fluorescencia. Celina amor el primer autor del estudio, explica:"Al igual que nuestras papilas gustativas pueden permitirnos experimentar sabores salados o ácidos, Los componentes dentro de una célula también pueden responder a la acidez de un ambiente. Descubrimos que al cambiar el pH del medio ambiente, podemos afectar el comportamiento de las moléculas que se unen y su capacidad para formar subcompartimentos. Fue especialmente emocionante ver cómo las reacciones químicas se pueden activar y desactivar cambiando la acidez dentro de la célula sintética ".

Dora Tang, el supervisor del estudio, da una perspectiva:"Nuestro trabajo es un gran paso adelante en el diseño de células sintéticas más complejas que pueden imitar comportamientos biológicos. Este sistema sintético sintonizable presenta interesantes posibilidades para abordar cuestiones fundamentales en biología, como la forma en que las células integran una multitud y variedad de señales del entorno para realizar y ajustar funciones celulares básicas como el metabolismo ".