Наномоторы формируют белковые сети внутри искусственных клеток
Исследователи из Орхусского университета создали искусственные клетки, оснащенные наномоторами. Механизм движения этих моторов вдохновлен бактерией Listeria monocytogenes. В результате внутри искусственных клеток формируются сети белковых филаментов — функция, характерная для живых клеток. Исследование опубликовано в ACS Nano.
Двигатели запускают формирование внутренней сети
Искусственные клетки представляют собой везикулы — сферы, ограниченные мембраной и заполненные жидкостью. В них были внедрены наномоторы. На поверхности этих моторов активировалась полимеризация актина, что привело к росту длинных белковых филаментов во всех направлениях. Одновременно наномоторы начали двигаться быстрее, так как филаменты актина толкали их вперед — подобно Listeria. Образовавшаяся сеть напоминает цитоскелет живых клеток.
"Наши искусственные клетки не двигаются и не организуются как настоящие. Но, перепрофилировав стратегию движения Listeria, мы можем создавать синтетические системы, способные к самоорганизации", — говорит профессор iNANO Бриджит Штедлер.
Междисциплинарное сотрудничество
Работа объединила экспертизу в химии, биофизике, нанотехнологиях и математике. Это позволило понять и смоделировать движение и организацию крошечных моторов внутри искусственных клеток.
"Живые системы чрезвычайно сложны. Воспроизведение даже малой части их поведения требует сочетания экспериментов, теоретического моделирования и нанотехнологического дизайна", — отмечает Штедлер.
Первый шаг к самоорганизующимся искусственным клеткам
В живых клетках цитоскелет — динамичная структура, которая постоянно собирается и разбирается. Искусственная версия пока далека от такого уровня сложности, но исследование показывает, как движение и внутренняя организация могут возникать в синтетических системах.
"Это ранний шаг, но он помогает понять, что требуется для имитации даже небольшой части функций клетки", — говорит доцент Мигель А. Рамос-Докампо.
Теперь ученые исследуют, как спроектировать искусственные клетки, которые могут не только формировать внутренние структуры, но и реагировать на окружающую среду или взаимодействовать с живыми клетками.
"Мы не пытаемся воссоздать жизнь. Мы пытаемся понять и воспроизвести отдельные функции, подобные жизненным", — заключает Штедлер.