Construção de redes metabólicas fora de equilíbrio em vesículas nanométricas e micrométricas

Na Holanda, o consórcio BaSyC visa construir células sintéticas a partir de componentes moleculares. O consórcio BaSyC é composto por grupos de pesquisa que vão desde biologia molecular até química, física e ciências computacionais. O objetivo deste consórcio é criar um sistema auto-replicante capaz de crescimento autônomo para transmitir informações e dividir.

E atualmente nos concentramos na construção de redes moleculares que são integradas a sistemas moleculares mais complexos. Desenvolvimentos recentes em biologia sintética incluem a engenharia de módulos para funções celulares, integrando-os em redes complexas para aplicações em diagnóstico, terapia, imunologia sintética e materiais adaptativos. Esse progresso abrange grupos na Europa, América e Ásia, avançando em abordagens de cima para baixo e de baixo para cima para a construção de células sintéticas.

As tecnologias atuais em nosso campo incluem os métodos de engenharia e evolutivos para construir e otimizar redes metabólicas. Usamos IA para seleção molecular e técnicas bioquímicas e biofísicas avançadas para isolamento de componentes e formação de redes. Também empregamos reconstituição de membrana, encapsulamento físico e visualização por meio de espectroscopia fluorescente e microscopia.

Com a integração de módulos, o número de proteínas e enzimas de membrana aumenta enormemente, o que impõe restrições às nossas tecnologias de reconstituição e encapsulamento. O encapsulamento estocástico torna-se um problema com vesículas de tamanho submicrométrico, e a eficiência da formação de vesículas de tamanho micrométrico diminui quando várias proteínas de membrana são reconstituídas na membrana lipídica. Em Groningen, desenvolvemos redes metabólicas para a produção de ATP e para a manutenção de um estado fora de equilíbrio por meio da alimentação de substrato e exportação de produtos.

Além disso, vinculamos a reciclagem de ATP à síntese e excreção de precursores lipídicos, permitindo que vesículas secundárias produzam lipídios, o que é um avanço significativo em nosso campo.