Pierwsza komórka z tworzywa sztucznego z pracującymi organellami

Zespołowi naukowców z Instytutu Molekuł i Materiałów (IMM) Uniwersytetu im. Radbouda w Nijmegen po raz pierwszy, z powodzeniem, udało się stworzyć sztuczną komórkę zawierającą organella zdolne do przeprowadzania całego szeregu reakcji chemicznych.

Rys.1 Budowa komórki zwierzęcej: 1 – jąderko; 2 – błonajądra komórkowego; 3 – rybosom; 4 – pęcherzyk; 5 – szorstkie retikulum endoplazmatyczne; 6 – aparat Golgiego; 7 – mikrotubule; 8 – gładkie retikulum endoplazmatyczne; 9 – mitochondrium; 10 – wakuole; 11 – cytoplazma; 12 – lizosom; 13 – centriola.

Rys.1 Budowa komórki zwierzęcej: 1 – jąderko; 2 – błona jądra komórkowego; 3 – rybosom; 4 – pęcherzyk; 5 -szorstkie retikulum endoplazmatyczne; 6 – aparat Golgiego; 7 – mikrotubule; 8 – gładkie retikulum endoplazmatyczne;    9 – mitochondrium; 10 – wakuole; 11 – cytoplazma; 12 – lizosom; 13 – centriola.

Dopasowanie procesów chemicznych zachodzących w żywych komórkach do warunków laboratoryjnych stanowi bardzo trudne zadanie dla biochemików. W komórce wszystkie rodzaje złożonych reakcji odbywają się jednocześnie, w przepełnionym, małym zbiorniku, w różnych oddzielnych sekcjach. Odbywa się to niezwykle skutecznie, dlatego chemicy próbują naśladować pracujące komórki na różne sposoby, mając nadzieję dowiedzieć się więcej na temat pochodzenia życia i przejścia z chemii do biologii.

Jan van Hest i jego doktorant Ruud Peters stworzyli sztuczne organellum komórkowe, wypełniając małe kulki chemikaliami i umieszczając  je wewnątrz kropli wody. Następnie pokryli kroplę wody  warstwą polimeru będącą imitacją ściany komórkowej. Wykorzystując fluorescencję towarzyszącą zachodzącym w tych sztucznych organellach procesom, byli w stanie wykazać, że planowana kaskada reakcji rzeczywiście miała miejsce. Oznacza to, że są pierwszymi chemikami, którzy stworzyli polimerową komórkę z pracującymi organellami. Tak, jak się to odbywa w komórkach w naszym organizmie, substancje chemiczne są w stanie przedostać się do cytoplazmy komórki po reakcji w organellach, aby ulec przetworzeniu w innym miejscu w komórce.

Tworzenie struktury przypominającej komórkową  jest obecnie bardzo popularne w dziedzinie chemii. W Instytucie Molekuł i Materiałów (IMM) próbowano różnych metod.  Przykładowo, profesor Wilhelm Huck tworzy komórki z drobnych kropelek roztworów zbliżonych do cytoplazmy, natomiast grupa van Hest’a  do budowy sztucznej komórki wykorzystuje polimery. Inne zespoły naukowców pracują bliżej biologii: tworzą komórki z kwasów tłuszczowych.

Kolejnym krokiem ku skonstruowaniu syntetycznej komórki działającej jak prawdziwa ma być stworzenie komórki produkującej swój własny zapas energii. Ponadto praca nad sposobami kontroli przepływu środków chemicznych wewnątrz komórki do organelli ma umożliwić  lepsze zrozumienie zasady działania żywych komórek.

  1. Ruud J. R. W. Peters, Maïté Marguet, Sébastien Marais, Marco W. Fraaije, Jan C. M. van Hest, Sébastien Lecommandoux.Cascade Reactions in Multicompartmentalized Polymersomes. Angewandte Chemie International Edition, 2014; 53 (1): 146 DOI: 1002/anie.201308141
  2. Russell Johnson.Nanoreactors: Catalysis in compartments. Nature Chemistry, 2013; 6 (1): 5 DOI: 1038/nchem.1840
  3. http://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140114091707.htm

Opracowała: Agnieszka Krawczyk

Korekta: Magdalena Senderowska

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*