Construcción de redes metabólicas fuera de equilibrio en vesículas de tamaño nanométrico y micrométrico

En los Países Bajos, el consorcio BaSyC tiene como objetivo construir células sintéticas a partir de componentes moleculares. El consorcio BaSyC está compuesto por grupos de investigación que van desde la biología molecular hasta la química, la física y las ciencias computacionales. El objetivo de este consorcio es crear un sistema autorreplicante, capaz de crecer de forma autónoma, transmitir información y dividirse.

Y actualmente nos centramos en la construcción de redes moleculares que se integren hacia sistemas moleculares más complejos. Los desarrollos recientes en biología sintética incluyen la ingeniería de módulos para funciones celulares, integrándolos en redes complejas para aplicaciones en diagnóstico, terapia, inmunología sintética y materiales adaptativos. Este progreso abarca grupos en Europa, América y Asia, que promueven enfoques de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba para la construcción de células sintéticas.

Las tecnologías actuales en nuestro campo incluyen la ingeniería y los métodos evolutivos para construir y optimizar redes metabólicas. Utilizamos IA para la selección molecular y técnicas bioquímicas y biofísicas avanzadas para el aislamiento de componentes y la formación de redes. También empleamos la reconstitución de membranas, la encapsulación física y la visualización mediante espectroscopía fluorescente y microscopía.

Con la integración de módulos, el número de proteínas y enzimas de membrana aumenta enormemente, lo que plantea limitaciones en nuestras tecnologías de reconstitución y encapsulación. La encapsulación estocástica se convierte en un problema con vesículas de tamaño submicrométrico, y la eficiencia de la formación de vesículas de tamaño micrométrico disminuye cuando se reconstituyen múltiples proteínas de membrana en la membrana lipídica. En Groningen, hemos desarrollado redes metabólicas para la producción de ATP y el mantenimiento de un estado fuera de equilibrio a través de la alimentación con sustrato y la exportación de productos.

Además, vinculamos el reciclaje de ATP con la síntesis y excreción de precursores lipídicos, lo que permite que las vesículas secundarias produzcan lípidos, lo que supone un avance significativo en nuestro campo.