O metodă de a face bacteriile unicelulare să se comporte ca celulele stem dezvoltată de cercetătorii americani

O metodă de a face bacteriile unicelulare să se comporte ca celulele stem dezvoltată de cercetătorii americani
august 15 12:05 2019 4 minut(e)

Oamenii de știință de la Universitatea Rice, din Texas, SUA, au descoperit o metodă de modificare a unui nou tip de diferențiere celulară în bacterii, inspirați de un proces natural al celulelor stem. Cercetătorii au raportat descoperirea, pe care o numesc partiționare asimetrică a plasmidelor, în ”Nature Chemical Biology”.

Ei au creat un circuit genetic capabil să producă celule modificate genetic ale Escherichia coli odată cu diviziunea bacteriei. Prin controlarea acestui proces, este posibilă crearea unor diverse comunități de microbi ce prezintă comportamente complexe, non-native.

Biologii Matthew Bennet și Sara Molinari au condus proiectul pentru a arăta modul prin care manipularea codului genetic al plasmidelor – părți ale ADN-ului circular din celule – poate fi folosită pentru a obține diferențierea bacteriilor, asemănătoare cu cea a celuleor stem.

”Celulele stem au abilitatea remarcabilă de a se diviza asimetric. Până la divizare, celula stem originală rămâne la fel, dar noua celulă fiică are un fenotip complet nou. Acest lucru reprezintă diviziunea celulară asimetrică, iar organismele multicelulare o folosesc pentru a ajuta la controlul formării lor celulare. Ca biolog, mă gândesc des la crearea și controlarea unor tipuri de celule diferențiate într-o populație multicelulară. În această cercetare, am luat ce am știut despre celulele stem și am modificat metodele pentru a face acest lucru la bacterii”, a spus Bennet, citat de sciencedaily.com.

Molinari a descoperit prima dată cum să forțeze plasmidele din E. coli să se agregheze într-un singur grup pentru a nu se distribui omogen în timpul diviziunii celulare, dar să aibă mai degrabă doar una din cele două celule fiice. Celula fiică încărcată cu plasmide devine distinctă genetic, pierzând informația genetică prezentă la plasmide.

Apoi, a extins circuitul sintetic pentru a induce partiționarea asimetrică simultană a celor două specii de plasmide într-o singură celulă, ceea ce rezultă în patru E. coli distincte genetic. Unele din celule au motiltatea programată; chiar pot să meargă pe propriul drum și să ajute la formarea șabloanelor în colonia rezultantă, se mai arată în concluziile cercetării.

”Când am început, ne gândeam la crearea materialelor ce ar trebui să fie capabile de a simți și de a se adapta unui mediu. Am crezut că dacă am putea imita această caracteristică a țesuturilor de ordin mai înalt, am putea să creștem robustețea coloniilor și abilitatea lor de a efectua sarcini. Provocarea a fost să modificăm o populație de bacterii ce devine altceva de fiecare dată când este necesar”, a explicat Molinari.

Molinari și colegii ei au reușit de la prima încercare cu E. coli.

”Nu a existat o metodă standard de a modifica asimetric diviziunea celulară. A fost o idee neobișnuită și a funcționat ca prin magie de la prima încercare. Dar a fost ceva ce nu am putut desluși complet despre sistem. Ne-a luat doi ani să descoperim că am făcut o greșeală de clonare când am luat această proteină și am pus-o în plasmidă. Am adăugat la întâmplare 17 aminoacizi la începutul proteinei, iar acest lucru a făcut ca sistemul să funcționeze”, a adăugat ea.

Cu aceste cunoștințe, ea a îmbunătățit proteinele hidrofobice ce se grupează în celule în timp ce se leagă de plasmidele țintă, țindându-le într-un singur loc.

Bennett a notat că procesele naturale fie încarcă suficiente plasmide într-o celulă pentru a asigura că unele ajung la fiecare celulă fiică, fie trag activ plasmidele în fiecare celulă nouă pentru a se asigura că rămând identice.

Partiționarea asimetrică a plasmidelor a putut schimba organismele simple în sisteme complicate ce sporesc înțelegerea vieții multicelulare.

”Există trei mărci principale ale vieții multicelulare. Una este diferențierea prin diviziunea celulară asimetrică. Alta este comunicarea intracelulară pe care biologii o modifică de câțiva ani. Iar a treia este adeziunea celulară, pentru ca celulele să stea unde trebuie și să se lipească una de alta. Dacă putem controla toate aceste lucruri, putem vorbi despre modificarea unor forme de viață multicelulare interesante”, a spus Bennett.

scrie un comentariu

0 Comentarii

Niciun comentariu!

Poți adăuga unul pentru a porni o conversație.

Adaugă un comentariu

Datele tale sunt în siguranță! Adresa de e-mail nu va fi publicată. Datele introduse nu vor fi distribuite către terți.
Câmpurile marcate cu * sunt obligatorii.