Faire le ménage. Pas une idée associée aux cellules vivantes à l'échelle nanométrique. Mais tout comme un méli-mélo de morceaux IKEA dispersés dans votre chambre est moins utile qu'une commode soigneusement assemblée, les biologistes de synthèse souhaitent disposer d'outils pour organiser les composants "éparpillés" à l'intérieur des cellules vivantes.

Cette idée simple est importante pour les scientifiques qui étudient comment concevoir la vie au niveau cellulaire, et encore plus petit, niveaux.

Une nouvelle étude de la Michigan State University rapporte la conception de nouveaux, parties cellulaires artificielles qui peuvent s'organiser, "ranger, " molécules ciblées à l'intérieur des cellules vivantes. L'étude est publiée dans Lettres nano .

Les biologistes synthétiques aiment voir les cellules vivantes comme un ensemble de parties biologiques pouvant être démontées. On peut commencer à apprendre les règles de la vie moléculaire en étudiant chaque partie. Puis, une fois compris, on peut les bricoler, mélanger et assortir les pièces pour créer de nouveaux, fonctions jamais vues auparavant. Pensez :ressources énergétiques renouvelables, ou de nouvelles façons de livrer les médicaments, pour ne citer que quelques applications.

Eric Jeune, un ancien étudiant diplômé du laboratoire Ducat au sein de l'équipe du Laboratoire de Recherche Végétale MSU-DOE, fonctionne avec une famille prometteuse de blocs de construction, connus sous le nom de protéines BMC-H. Dans la nature, ils aident à créer des usines cellulaires dans les bactéries pour fabriquer des aliments ou isoler des matières toxiques.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont conçu des protéines BMC-H pour qu'elles agissent comme des balises de ralliement qui attirent la cargaison moléculaire à l'intérieur d'une cellule.

"Nous savons que certaines protéines BMC-H peuvent se réunir pour créer différentes formes, comme des tubes, des draps, et autres assemblages uniques, " Young a déclaré. "Ces formes peuvent agir comme des échafaudages pour héberger d'autres molécules, mais ils ne peuvent pas le faire tout seuls. Nous leur avons donc donné de nouvelles extensions de protéines, d'une autre bibliothèque de « pièces », et les a ajoutés au bloc de construction BMC-H."

Les nouvelles conceptions forment des nanostructures jamais vues auparavant dans les cellules.

Prochain, l'équipe a testé si les extensions fonctionnent comme des balises de recherche à l'intérieur des cellules vivantes. L'« appât » était une molécule d'essai rougeoyante, relié à une autre extension, et libre de voyager à travers une cellule. En effet, les molécules incandescentes se sont regroupées dans le même espace que les protéines BMC-H modifiées. (La molécule incandescente émet de la lumière au microscope, qui fournit une preuve visuelle que le concept fonctionne.)

"Nous avons finalement découvert que nous pouvions retarder la production de l'échafaudage, puis allumez l'interrupteur, et regardez simplement l'appât se déplacer en réponse, " Young a déclaré. "Nous avons vraiment fait preuve de créativité dans l'imagerie du processus. Cela m'étonne toujours de voir comment l'organisation des molécules commence à changer, à cause de notre influence."

Maintenant, ils ont compris la partie « rangement », l'équipe veut en savoir plus sur le système et développer de nouvelles pièces.

"Le rêve moléculaire est de pouvoir construire ce que l'on veut à l'échelle nanométrique, " a déclaré Young. " Tout comme nous pouvons organiser les ressources à l'échelle macro, nous pourrions utiliser différentes approches scientifiques pour concevoir des structures de taille nanométrique pour des applications spécifiques. »

"Par exemple, nous pourrions utiliser ces pièces pour créer de petites aires d'atterrissage pour regrouper les ressources et accélérer la production de composés médicaux ou industriels, " a dit le jeune.

Young souhaite également partager l'outil avec des scientifiques partageant les mêmes idées. Il pense que cela pourrait être une boîte à outils pédagogique et de production utile.

"Il peut être relativement facile à apprendre et amusant à utiliser. J'espère que cela pourra inspirer la prochaine génération de scientifiques et d'ingénieurs à voir, de leurs propres yeux, comment on peut façonner la matière à l'échelle nanométrique, " a dit le jeune.