Построение неравновесных метаболических сетей в нано- и микрометровых везикулах

В Нидерландах консорциум BaSyC стремится создать синтетические клетки из молекулярных компонентов. Консорциум BaSyC состоит из исследовательских групп от молекулярной биологии до химии, физики и вычислительных наук. Целью этого консорциума является создание самовоспроизводящейся системы, способной к автономному росту для передачи информации и разделения.

И в настоящее время мы сосредоточены на построении молекулярных сетей, интегрированных в более сложные молекулярные системы. Последние разработки в области синтетической биологии включают в себя разработку модулей для клеточных функций, интеграцию их в сложные сети для приложений в диагностике, терапии, синтетической иммунологии и адаптивных материалах. Этот прогресс охватывает группы в Европе, Америке и Азии, продвигая как нисходящий, так и восходящий подходы к созданию синтетических клеток.

Современные технологии в нашей области включают в себя инженерные и эволюционные методы построения и оптимизации метаболических сетей. Мы используем искусственный интеллект для молекулярной селекции и передовые биохимические и биофизические методы для выделения компонентов и формирования сетей. Мы также используем восстановление мембраны, физическую инкапсуляцию и визуализацию с помощью флуоресцентной спектроскопии и микроскопии.

С интеграцией модулей количество мембранных белков и ферментов значительно увеличивается, что накладывает ограничения на наши технологии восстановления и инкапсуляции. Стохастическая инкапсуляция становится проблемой при случае везикул субмикронного размера, а эффективность формирования везикул микрометрового размера снижается при восстановлении нескольких мембранных белков в липидной мембране. В Гронингене мы разработали метаболические сети для производства АТФ и поддержания неравновесного состояния за счет подачи субстрата и экспорта продукта.

Кроме того, мы связали рециркуляцию АТФ с синтезом и выведением липидных предшественников, что позволяет вторичным везикулам производить липиды, что является значительным шагом вперед в нашей области.