בניית רשתות מטבוליות מחוץ לשיווי משקל בשלפוחיות בגודל ננו ומיקרומטר

בהולנד, קונסורציום BaSyC שואף לבנות תאים סינתטיים מרכיבים מולקולריים. קונסורציום BaSyC מורכב מקבוצות מחקר החל מביולוגיה מולקולרית ועד כימיה, פיזיקה ומדעים חישוביים. מטרת קונסורציום זה היא ליצור מערכת המשכפלת את עצמה המסוגלת לצמיחה אוטונומית, להעברת מידע ולחלוקה.

וכיום אנו מתמקדים בבניית רשתות מולקולריות המשולבות לקראת מערכות מולקולריות מורכבות יותר. התפתחויות אחרונות בביולוגיה סינתטית כוללות הנדסה של מודולים לתפקודים תאיים, שילובם ברשתות מורכבות ליישומים באבחון, טיפול, אימונולוגיה סינתטית וחומרים אדפטיביים. התקדמות זו מקיפה קבוצות באירופה, אמריקה ואסיה, ומקדמת גישות מלמעלה למטה ומלמטה למעלה לבניית תאים סינתטיים.

הטכנולוגיות הנוכחיות בתחום שלנו כוללות שיטות הנדסיות ואבולוציוניות לבנייה ואופטימיזציה של רשתות מטבוליות. אנו משתמשים בבינה מלאכותית לברירה מולקולרית ובטכניקות ביוכימיות וביופיזיקליות מתקדמות לבידוד רכיבים ויצירת רשתות. אנו משתמשים גם בבנייה מחדש של הממברנה, אנקפסולציה פיזית והדמיה באמצעות ספקטרוסקופיה פלואורסצנטית ומיקרוסקופ.

עם שילוב המודולים, מספר חלבוני הממברנה והאנזימים גדל מאוד, מה שמציב אילוצים על טכנולוגיות הבנייה מחדש והאנקפסולציה שלנו. אנקפסולציה סטוכסטית הופכת לבעיה עם בועיות בגודל תת-מיקרוני, והיעילות של יצירת בועיות בגודל מיקרומטר פוחתת כאשר חלבונים מרובים של קרום נוצרים מחדש בקרום השומנים. בחרונינגן, פיתחנו רשתות מטבוליות לייצור ATP ושמירה על מצב מחוץ לשיווי משקל באמצעות הזנת מצע וייצוא מוצרים.

בנוסף, קישרנו בין מיחזור ATP לסינתזה והפרשה של מבשרי שומנים, מה שמאפשר לשלפוחיות משניות לייצר שומנים, וזו התקדמות משמעותית בתחום שלנו.