_ Ingineria ADN-ului pentru a imita capturile biologice se leagă cu sistemul „cârlig de pește”

Într-o descoperire inedită de acest fel, o echipă de cercetători de la UBC Okanagan a dezvoltat un sistem de aderență care imită îndeaproape interacțiunile biologice naturale.

Dr. Isaac Li și echipa sa de la Facultatea de Științe Irving K. Barber studiază biofizica la niveluri de o singură moleculă și o singură celulă. Cercetările lor se concentrează pe înțelegerea modului în care celulele interacționează fizic între ele și mediul lor, cu scopul final de a dezvolta instrumente inovatoare pentru diagnosticarea și terapia bolilor.

Doi dintre studenții doctoranzi ai Dr. Li, Micah Yang și David Bakker , au conceput o nouă moleculă care ar putea transforma modul în care celulele aderă și comunică între ele.

Micah Yang, autorul principal al studiului, explică că toate celulele au un „lipiciune” naturală care le permite să comunice, să se unească și să formeze țesuturi. Spre deosebire de lipiciurile de zi cu zi, care tind să se elibereze mai ușor sub o forță crescândă, multe interacțiuni adezive celulare se comportă în mod opus - cu cât trageți mai tare, cu atât țin mai puternic. Această lipiciitate contraintuitivă de auto-întărire, cunoscută sub denumirea de legătură de prindere, este crucială pentru facilitarea funcțiilor biologice esențiale și pentru a vă menține într-o singură bucată.

Inovația lui Yang implică o pereche de molecule de ADN concepute pentru a reproduce acest comportament de legătură.

Denumit „cârlig” pentru structura sa distinctivă, acest sistem bazat pe ADN este format din două componente: peștele și cârligul. Folosind interacțiuni complementare ADN-perechi de baze, sistemul funcționează ca un pește care mușcă un cârlig, formând o legătură de prindere. Comportamentul legăturii poate fi reglat cu precizie prin modificarea secvențelor de ADN ale peștilor și ale cârligului, permițând controlul asupra rezistenței sale sub diferite forțe.

„Legăturile de captură joacă roluri critice în sisteme precum receptorii celulelor T. și aderențe bacteriene, care sunt cheia răspunsurilor imune, integrității țesuturilor și mecano-sensing - capacitatea celulei de a detecta și de a răspunde la forțele fizice", spune Yang. „Natura a perfecționat aceste interacțiuni de-a lungul a milioane de ani, dar replicarea proprietăților lor dinamice pe cale sintetică a fost o provocare majoră – până acum.”

Studiul, publicat recent în Nature Communications, evidențiază avantajele acestui ADN nou. pe bază de sistem.

„Reglabilitatea acestui sistem este un progres semnificativ față de legăturile de captură artificiale anterioare”, spune Yang. „Abilitatea de a controla cu precizie comportamentul dependent de forță al legăturii îl face un instrument ideal pentru studiul interacțiunilor biologice și dezvoltarea materialelor inovatoare.”

Aplicațiile potențiale ale legăturii cu cârlig de pește sunt vaste, spune Yang.

În știința materialelor, designul ar putea inspira crearea de materiale receptive care devin mai puternice la stres, făcându-le ideale pentru tehnologiile portabile sau aplicațiile aerospațiale în care durabilitatea este esențială.

În medicină, această abordare ar putea îmbunătăți sistemele de administrare a medicamentelor sau schelele tisulare, permițându-le să interacționeze cu celulele într-un mod sensibil la forță, mimând procesele biologice naturale.

În timp ce dezvoltarea legăturilor de adeziune artificiale este încă la începuturile sale. zile, Yang îl vede ca un pas interesant în inginerie biomimetică - o abordare care încearcă să reproducă eficiența și adaptabilitatea sistemelor naturale. Această lucrare deschide noi posibilități de proiectare a materialelor care imită sau îmbunătățesc procesele biologice naturale.

„Prin mimând interacțiunile biologice, cum ar fi catch bond, oamenii de știință nu numai că învață mai multe despre cum funcționează aceste sisteme în natură, dar sunt deschizând calea către noi tehnologii care sunt capabile să îmbunătățească viața umană.”

(Fluierul)