Se han desarrollado redes de protocélulas ensambladas mediante compartimentos similares a células artificiales para ampliar las funciones de imitación de las células, como el procesamiento de señales, la expresión de proteínas, la diferenciación morfológica y la recolección de energía.

Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Qiao Yan del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China, el Prof. Stephen Mann de la Universidad de Bristol y el Prof. Yiyang Lin de la Universidad de Tecnología Química de Beijing, ha informado de una población binaria de coacervados inmiscibles. microgotas que pueden autoclasificarse espontáneamente en redes de protocélulas interconectadas.

El estudio fue publicado en Nature Chemistry el 6 de noviembre.

La superestructura de protocélula autoensamblada está organizada termodinámicamente en forma de cadenas lineales y ramificadas con una secuencia alterna de coacervados cristalinos líquidos y microgotitas no estructuradas, en las que las dos gotitas inmiscibles se adhieren entre sí. Las redes son construcciones autoclasificadas impulsadas por la minimización de la energía superficial de las gotas de coacervado en un campo de fuerza restrictivo generado por las interacciones de adhesión superficial local.

Estas dos poblaciones de coacervados exhiben estructuras internas y orden distintos, donde las gotitas cristalinas líquidas conducen a la absorción selectiva de proteínas, polisacáridos, lípidos y ATP. Por el contrario, los coacervados no estructurados formados por polielectrolitos cargados positivamente y moléculas pequeñas son capaces de enriquecer ácidos nucleicos. Esta propiedad permite que las redes de protocélulas localicen espacialmente reacciones bioquímicas en compartimentos separados.

Además, el oligonucleótido precargado en coacervados cristalinos líquidos se transfiere a un dominio homogéneo adyacente ya que se favorece energéticamente la solubilidad del oligonucleótido en las gotitas receptoras.

Los investigadores demostraron además que la reconfiguración topográfica de la red de protocélulas podría estimularse mediante la complejación huésped-huésped, la fotoisomerización y la disolución inducida por sal.

Además, utilizaron las redes de protocélulas para aislar oligonucleótidos de mezclas que contienen proteínas, polisacáridos, lípidos o ATP. Las redes de protocélulas que consisten en coacervados diseñados en superficie son capaces de restringir la coalescencia de las propias gotitas y ensamblarse en superestructuras 2D similares a tejidos.

Las superestructuras de protocélulas basadas en coacervados representan un paso hacia la orquestación espontánea de colonias multicelulares artificiales con organización de orden superior y funciones colectivas.

Más información: Wenjing Mu et al, Ordenamiento superestructural en redes de protocélulas basadas en coacervados de autoclasificación, Nature Chemistry (2023). DOI:10.1038/s41557-023-01356-1

Información de la revista: Química de la naturaleza

Proporcionado por la Academia China de Ciencias