Construction de réseaux métaboliques hors équilibre dans des vésicules de taille nanométrique et micrométrique

Aux Pays-Bas, le consortium BaSyC vise à construire des cellules synthétiques à partir de composants moléculaires. Le consortium BaSyC est composé de groupes de recherche allant de la biologie moléculaire à la chimie, en passant par la physique et les sciences informatiques. L’objectif de ce consortium est de créer un système auto-réplicatif capable de croissance autonome, de transmission d’informations et de division.

Et nous nous concentrons actuellement sur la construction de réseaux moléculaires qui sont intégrés vers des systèmes moléculaires plus complexes. Les développements récents en biologie synthétique comprennent l’ingénierie de modules pour les fonctions cellulaires, leur intégration dans des réseaux complexes pour des applications dans le diagnostic, la thérapie, l’immunologie synthétique et les matériaux adaptatifs. Ces progrès s’étendent à des groupes en Europe, en Amérique et en Asie, faisant progresser à la fois les approches descendantes et ascendantes de la construction de cellules synthétiques.

Les technologies actuelles dans notre domaine comprennent les méthodes d’ingénierie et d’évolution pour construire et optimiser les réseaux métaboliques. Nous utilisons l’IA pour la sélection moléculaire et des techniques biochimiques et biophysiques avancées pour l’isolement des composants et la formation de réseaux. Nous utilisons également la reconstitution membranaire, l’encapsulation physique et la visualisation par spectroscopie fluorescente et microscopie.

Avec l’intégration des modules, le nombre de protéines membranaires et d’enzymes augmente énormément, ce qui pose des contraintes sur nos technologies de reconstitution et d’encapsulation. L’encapsulation stochastique devient un problème avec les vésicules de taille submicronique, et l’efficacité de la formation de vésicules de taille micrométrique diminue lorsque plusieurs protéines membranaires sont reconstituées dans la membrane lipidique. À Groningue, nous avons développé des réseaux métaboliques pour la production d’ATP et le maintien d’un état de déséquilibre par l’alimentation en substrat et l’exportation de produits.

De plus, nous avons lié le recyclage de l’ATP à la synthèse et à l’excrétion de précurseurs lipidiques, permettant aux vésicules secondaires de produire des lipides, ce qui constitue une avancée significative dans notre domaine.