16:10 2023-02-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Compartimentele sintetice împiedică agenții patogeni să împărtășească gene de rezistență la antibiotice
_ Compartimentele sintetice împiedică agenții patogeni să împărtășească rezistența la antibiotice gene
Inginerii biomedici de la Universitatea Duke au demonstrat o nouă abordare sintetică pentru controlul proceselor biochimice celulare. În loc să creeze particule sau structuri care interacționează direct cu mașinile celulare prin mecanismele tradiționale de „blocare și cheie”, celulele sunt direcționate să construiască compartimente care opresc fizic – sau încurajează – funcțiile biomoleculare.
Cercetătorii demonstrează că abordarea lor poate afecta două procese celulare, unul responsabil pentru răspândirea instrucțiunilor genetice printre bacterii și celălalt pentru modularea circuitelor proteice din celulele mamiferelor. Rezultatele s-ar putea dovedi de neprețuit pentru dezvoltarea de noi strategii de înțelegere și combatere a bolilor sau pentru a opri răspândirea agenților patogeni rezistenți la antibiotice.
Rezultatele apar online pe 6 februarie în revista Nature Chemical Biology.
„O celulă vie este ca o supă densă de tăiței, densitatea biomoleculelor din celulă este uneori descrisă ca punând fiecare om de pe planetă în Marele Lac Sărat”, a spus Yifan Dai, cercetător postdoctoral care lucrează în laboratorul Ashutosh. Chilkoti, profesorul distins de inginerie biomedicală Alan L. Kaganov și laboratorul Lingchong You, profesorul distins de inginerie biomedicală James L. Meriam la Duke.
„Formarea chihlimbarului uneori blochează și păstrează animalele pentru mii de ani din cauza proprietăților sale materiale distincte în comparație cu mediul înconjurător”, a spus Dai. „Oamenii de știință s-au gândit că poate celulele pot face același lucru cu informații.”
Micromașinile biologice se bazează, în general, pe așa-numitele mecanisme de „blocare și cheie”, în care o proteină, o catenă genetică sau o altă biomoleculă este potrivită. forma și dimensiunea pentru a interacționa cu structura țintă. Deoarece acestea sunt cele mai ușor și mai evidente procese de studiat și recreat, aproape toată cercetarea biomedicală s-a concentrat pe rețeaua sa vastă și complexă de mașini.
Dar pentru că celulele sunt atât de dens împachetate cu această mașinărie biomoleculară și au nevoie să controleze activitatea pentru a răspunde diferitelor nevoi de-a lungul vieții, oamenii de știință au bănuit de mult că trebuie să aibă modalități de a apela activitățile în sus și în jos. Dar abia în 2009 cercetătorii au descoperit mecanismul unei astfel de metode, numite condensate biologice mediate de separarea fazelor.
Condensații biologici sunt compartimente mici pe care celulele le pot construi fie pentru a separa, fie pentru a prinde împreună anumite proteine și molecule. , fie împiedicând, fie promovând activitatea acestora. Cercetătorii abia încep să înțeleagă cum funcționează condensații și pentru ce ar putea fi folosite. Crearea unei platforme care să le spună celulelor să creeze versiuni sintetice ale acestor cuști biomoleculare este un pas mare către ambele obiective.
„Pentru mine, ceea ce este cel mai remarcabil este eficiența regulilor apărute din studiile anterioare în ghidarea ingineria rațională a proprietăților fizice ale acestor condensate, care la rândul lor funcționează eficient în celulele vii, în ciuda numeroșilor factori de confuzie asociați cu mediul intracelular”, a spus Lingchong You.
În lucrare, Dai, Chilkoti, You și colegii lor din laboratorul lui Rohit V. Pappu, Gene K. Beare Distinguished Professor of Biomedical Engineering și directorul Centrului pentru Biomolecular Condensates de la Universitatea Washington în St. Louis, demonstrează crearea unui set sintetic de instrucțiuni genetice care determină celulele să creeze diferite tipuri de condensate care captează diferite procese biomoleculare. Într-un exemplu, ei construiesc condensuri care împiedică micile pachete de ADN numite plasmide să se deplaseze între bacterii într-un proces numit transfer orizontal de gene. Acest proces este una dintre metodele primare pe care le folosesc agenții patogeni pentru a răspândi rezistența la antibiotice, iar oprirea acesteia ar putea fi un pas cheie către combaterea creării și proliferării „superbacterilor”.
Cercetătorii arată, de asemenea, că aceștia au poate folosi această abordare pentru a controla transcripția ADN-ului în ARN în E. coli, amplificând în mod eficient expresia unei gene specifice prin aducerea diferiților factori împreună. Ei demonstrează în continuare această abordare de a modula circuitele proteice în celulele de mamifere. Modularea activității unor gene specifice și a activităților proteinelor ar putea fi o modalitate utilă de combatere a unei game largi de boli, în special a bolilor genetice.
„Această lucrare arată că noi, ca ingineri biomedici, putem proiecta noi părți moleculare din la sol, convingeți celula să le facă și asamblați aceste părți în interiorul celulei pentru a face o nouă mașină", a spus Chilkoti. „Aceste condensate sintetice pot fi apoi pornite în interiorul celulei pentru a controla modul în care funcționează celula. Această lucrare face parte dintr-un domeniu în curs de dezvoltare care ne va permite să reprogramam viața în moduri noi și interesante.”
Comentarii:
Adauga Comentariu