El éxito de la vida en la tierra se basa en la sorprendente capacidad de las células vivas para dividirse en dos células hijas. Durante un proceso de división de este tipo, la membrana celular externa tiene que sufrir una serie de transformaciones morfológicas que finalmente conducen a la fisión de la membrana.Los científicos del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces, Potsdam, y del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros, Mainz, ahora han logrado un control sin precedentes sobre estas transformaciones de forma y el proceso de división resultante al anclar bajas densidades de proteínas a las membranas celulares artificiales..
Todos los organismos vivos en la tierra se forman a partir de células individuales. Además, la proliferación y el crecimiento de estos organismos se basa en la capacidad de cada célula para dividirse en dos células hijas. Durante el proceso de división, la membrana celular, que proporcionaEl límite exterior de la célula tiene que sufrir una serie de transformaciones morfológicas que finalmente conducen a la fisión de la membrana celular. Para controlar este proceso, las células actuales dependen de complejos proteicos altamente especializados, que son impulsados por la hidrólisis del ATP.sin embargo, esa división controlada se puede lograr de una manera mucho más simple, ya que los investigadores del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces, Potsdam, y del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros, Mainz, han demostrado recientemente células artificiales.proporcionado por vesículas lipídicas gigantes, que tienen el tamaño de una célula animal típica y están limitadas por una única membrana lipídica, que proporciona una barrera robusta y estable entre tLa solución acuosa interior y exterior.Esta compartimentación también es una característica crucial de las membranas celulares.
Además, las vesículas y las membranas celulares tienen esencialmente la misma arquitectura molecular y consisten en bicapas moleculares con dos láminas moleculares que definen los dos lados de las membranas: la lámina interior está expuesta al interior, la lámina exterior a la solución exterior.Por un lado, las células artificiales con un cuello de membrana ancho permanecen estables durante días y semanas, por otro lado, tan pronto como el cuello se ha cerrado, la membrana genera una fuerza de constricción sobre el cuello que divide el cuello y divide la célula artificial.en dos células hijas
Fuerzas de constricción generadas por la asimetría de membrana
Además de demostrar la división de las células artificiales, los investigadores alrededor de Reinhard Lipowsky también identificaron el mecanismo novedoso, por el cual esta fuerza de constricción puede controlarse de manera sistemática. Para hacer esto, diseñaron membranas cuyas láminas internas y externas difieren ensu composición molecular al exponer las láminas externas a una concentración variable de proteína. Esta asimetría entre las dos láminas genera una curvatura preferida o espontánea que determina la forma de las células artificiales. Además, una vez que se ha formado un cuello de membrana cerrado, la curvatura espontáneagenera una fuerza de constricción local que conduce a la división de estas células. Por lo tanto, sorprendentemente, la división completa de las células artificiales es impulsada por las propiedades mecánicas de las membranas: la fuerza que divide el cuello de la membrana surge directamente de la asimetría de las células.membranas bicapa.
Módulo versátil para biología sintética
De esta forma, se ha identificado un mecanismo simple y genérico para la división de células artificiales. Este mecanismo no depende de la naturaleza precisa de las interacciones moleculares que generan la asimetría de la bicapa y la curvatura espontánea asociada, como se ha demostrado explícitamentemediante el uso de diferentes tipos de proteínas. Además, la densidad utilizada de las proteínas unidas a la membrana fue bastante baja, lo que deja un amplio espacio para que otras proteínas se alojen en las membranas celulares artificiales. Por lo tanto, los sistemas de membrana-proteína introducidos aquí proporcionan un prometedor ymódulo versátil para el enfoque ascendente de la biología sintética. Finalmente, el proceso de división de las células artificiales descrito aquí también arroja nueva luz sobre la división celular in vivo. Aunque todas las células modernas parecen depender de una maquinaria compleja de proteínas, nuestros ancestros celulares puedenhan utilizado mecanismos mucho más simples para su división ya que Jan Steinkühler, el primer autor del estudio, explica: "Ciertas bacteriasTambién se puede dividir sin la maquinaria de proteínas conocida.Ya se ha especulado que la mecánica de la membrana podría desempeñar un papel importante en los procesos de la última división.Nuestro estudio demuestra que la división celular controlada mecánicamente es realmente posible "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :