10 декември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Синтезираха изкуствени клетки, които чувстват и реагират на средата

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 31 юли 2019 в 10:3611710
Изграждане на синтетичен път. Кредит: Imperial College London

Изкуствените клетки могат да се използват за усещане на промените в тялото като реагират чрез отделяне на лекарствени молекули или за усещане и отстраняване на вредни метали в околната среда.

Реагирането на химичните промени е решаваща функция на биологичните клетки. Например клетките могат да реагират на химични вещества като създават определени протеини, засилват производството на енергия или се самоунищожават. Химичните вещества се използват и от клетките за комуникация помежду им и за координиране на реакцията или изпращане на сигнал, като например болков импулс.

Учените от Имперския колеж в Лондон са успели да създадат изкуствени клетки, в които се освобождават флуоресцентни молекули в отговор на увеличаването на концентрацията на калциеви йони. За основа е взета реална каскадат биохимични реакции, но за синтетичнитге клетки е направена по-къса и компонентите са взети от различни биологични системи. Подходите, използвани от учените, ще опростят създаването на нови изкуствени клетки за различни цели.

За изследването се съобщава от сайта на Имперския колеж в Лондон, а резултатите от тях са публикувани в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Много процеси в клетките - синтезът на различни вещества, реакциите на външни и вътрешни сигнали и т.н. - преминават през няколко етапа. Често етапите на един процес се разделят в клетъчното пространство от мембрани. Освен това някои каскади от реакции засягат други. Следователно е доста трудно да се направи така, че изкуствена клетка да произвежда някакво специфично вещество - необходимо е да се вземат предвид огромен брой фактори.

Въпреки това химиците от Имперския колеж в Лондон, под ръководството на Джеймс Хиндли (James Hindley), създадоха изкуствена система от мембрани, която подобно на истинските клетки освобождава определени вещества в отговор на определени стимули.

Синтетичната клетка на британските химици е многопластова. Тя е покрита с липидна мембрана и включва много по-малки мехурчета (везикули) с подобни мембрани. Те съдържат молекули от флуоресцентни вещества, а механично чувствителните канали са вградени в мембраните им. Каналите, способни да предават калциеви йони, са вградени във външната мембрана на изкуствената клетка. Калцият е един от основните носители на сигнали в биологичните системи.

В цитоплазмата на тази клетка се намират молекули на фосфолипаза А2 - ензим, който се съдържа в отровата на пчелите и други животни. Активира се от калциеви йони и взаимодейства с механично чувствителни канали на мембраните на везикулите. По този начин, когато калциевите йони действат извън изкуствената клетка, нейната мембрана ги предава навътре през вградените канали. Увеличаването на концентрацията на калций вътре в клетката задейства работата на фосфолипазата. Тя провокира отварянето на механично чувствителните канали в мембраните на везикулите и флуоресцентното средство навлиза в цитоплазмата през тях. Неговата светлина променя вида на клетката.

via GIPHY

В реалните биологични системи каскадите от реакции, които се предизвикват от въвеждането на калциеви йони, са много по-сложни. Простотата на устройството на изкуствената клетка позволява да се съединят в нея на молекули, които в природата не се срещат една с друга, както и да се използва тяхното взаимодействие за постигане на конкретна цел, без да се мисли за многобройните фактори, влияещи върху нея. В бъдеще такива изкуствени клетки с опростен метаболизъм могат да бъдат използвани за освобождаване на различни вещества, когато са в добре определени условия. Те могат, например, да бъдат насочени към доставяне на противоракови лекарства.

Една максимално близка до естествената изкуствена клетка трябва да има геном, за да може да синтезира независимо своите компоненти и да се дели. Но в ДНК има излишни участъци, които не кодират нищо или правят нещо, което не е задължително. Крейг Вентър (Craig Venter) и неговият екип през 2010 г. създадоха организъм с минимален геном Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 и оттогава го усъвършенстват. През 2016 г. те представят подобрена версия -  Mycoplasma mycoides  JCV-syn3.0, от която от ДНК са отстранени още няколко гена. Целият му геном бе сглобен от специално синтезирани компоненти. Въпреки това дори този организъм има 149 гена, чиито функции са неизвестни.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
5 изненадващи факта за Коледа
5 изненадващи факта за Коледа
24 декември 2019 в 00:135428
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.