Creare la vita da zero: cellule sintetiche semplificate e l'origine dei processi vitali.
RomeBert Poolman è professore di biochimica all'Università di Groningen e da oltre vent'anni cerca di rispondere a una domanda scientifica fondamentale: in che modo le molecole inanimate si uniscono per creare una cellula vivente? La sua ricerca si concentra sulla realizzazione di versioni semplificate di sistemi biologici. Questi sistemi fungono da componenti per costruire una cellula sintetica, utile per comprendere i processi di base della vita. Gli studi più recenti di Poolman introducono nuove idee su come le cellule sintetiche convertono l'energia e processano i nutrienti.
Il gruppo di ricerca ha studiato come replicare le principali funzioni dei mitocondri, che forniscono energia alle cellule. Il team di Poolman ha creato un nuovo sistema di conversione energetica composto da solo cinque elementi, rispetto ai numerosi componenti dei veri mitocondri. Questi elementi sono stati inseriti in piccoli contenitori che imitano le cellule base. Nei contenitori, l'ADP viene trasformato in ATP utilizzando l'arginina, dimostrando un metodo semplice ed efficace per generare energia. Questo processo imita il modo naturale con cui le cellule sostengono la crescita, la divisione e le reazioni chimiche importanti.
- Conversione energetica semplificata grazie a cinque componenti principali.
- Vescicole artificiali imitano i processi cellulari per la produzione di ATP.
- Unico nutriente utilizzato, l'arginina, per l'energia, a differenza delle numerose fonti naturali.
Scoperta Innovativa: Sistema Artificiale per il Trasporto di Nutrienti
La seconda scoperta di Poolman riguarda un sistema artificiale che facilita il trasporto di nutrienti all'interno di piccole strutture chiamate vescicole, utilizzando energia elettrica. Questo processo, solitamente presente nelle cellule viventi, viene qui realizzato con soli due componenti. Inizialmente, il sistema trasportava uno zucchero chiamato lattosio. Per dimostrare la capacità di convertire i nutrienti, Poolman ha aggiunto tre enzimi, permettendo così la produzione di NADH, una molecola essenziale per l'energia e il metabolismo nelle cellule.
L'obiettivo è combinare i sistemi energetici e nutrienti in una cellula sintetica capace di crescere e dividersi autonomamente. Il progetto BaSyc sta avanzando verso questo obiettivo, insieme a un finanziamento significativo per il progetto EVOLF. Questo sforzo punta a raccogliere moduli non viventi ed esplorare il potenziale delle cellule sintetiche nei prossimi dieci anni. Questa ricerca potrebbe aiutarci a comprendere come le componenti molecolari si uniscono per formare cellule viventi, con possibili applicazioni in vari ambiti scientifici. Studiare in dettaglio questi processi può offrirci preziose intuizioni su come potrebbe nascere la vita, la sua natura fondamentale e le sue origini.
Lo studio è pubblicato qui:
http://dx.doi.org/10.1038/s41565-024-01811-1e la sua citazione ufficiale - inclusi autori e rivista - è
Laura Heinen, Marco van den Noort, Martin S. King, Edmund R. S. Kunji, Bert Poolman. Synthetic syntrophy for adenine nucleotide cross-feeding between metabolically active nanoreactors. Nature Nanotechnology, 2024; DOI: 10.1038/s41565-024-01811-1
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