Advertencia: Esta página es una traducción de esta página originalmente en inglés. Tenga en cuenta ya que las traducciones son generadas por máquinas, no que todos traducción será perfecto. Este sitio Web y sus páginas están destinadas a leerse en inglés. Cualquier traducción de este sitio Web y su páginas Web puede ser imprecisa e inexacta en su totalidad o en parte. Esta traducción se proporciona como una conveniencia.

Desarrollar una Célula-En-UNO-Viruta artificial

Creando un artificial “célula-en-uno la viruta” que puede imitar la función de células biológicas es una meta grande para la biología sintetizada. El revelado de esta idea está en curso, y en este pedazo, tres ejemplos serán investigados.

célulaHaber de imagen: Mil millones fotos/Shutterstock.com

¿Cómo se puede la cantina de la energía y de los materiales replegar en una célula-en-uno-viruta?

En la célula viva, las reacciones bioquímicas que ocurren son mantenidas en un “de estado estacionario” por la cantina de la energía y de los materiales con el ambiente circundante. Generalmente, los sistemas ines vitro no utilizan esta cantina, por lo tanto estos sistemas alcanzarán equilibrio químico, y lo hacen difícil investigar las redes bioquímicas complejas que ocurren dentro de una célula.

Para dirigir esto, Niederholtmeyer y el co. creó un sistema para la expresión génica usando un sistema microfluidic para crear una célula-en-uno-viruta. El sistema fue basado en los reactores microfluidic nanoliter-clasificados. En este sistema, una mezcla que contenía los componentes necesarios para la expresión génica fue agregada en pasos de la dilución, junto a la DNA del patrón. Esto lleva al desplazamiento del líquido que estaba ya presente en el sistema. La etiqueta de la fluorescencia fue utilizada para determinar la cantidad de DNA, de ARN y de proteína presentes en el sistema. Esta célula-en-uno-viruta podía mantener la expresión génica de estado estacionario por alrededor 30 horas.

¿Puede la expresión génica de un sistema de la célula-en-uno-viruta ser controlada?

Los progresos en la búsqueda para un sistema de la célula-en-uno-viruta han rendido los sistemas que pueden expresar con éxito genes fuera de la célula; éstos incluyen sistemas tales como biorreactores de la vesícula y morfogénico-como los circuitos genéticos. Una entrega que puede presentarse al diseñar un sistema artificial de la célula-en-uno-viruta es cómo medir cambios dinámicos en la expresión génica al usar un sistema contínuo de la expresión.

Para dirigir esto, las virutas microfluidic con las válvulas de transferencia se han utilizado con éxito para analizar la expresión génica de estado estacionario y dinámica. Sin embargo, estos sistemas también tienen la desventaja en gradientes de esa concentración de moléculas son potencialmente perdidos con el flujo del líquido, determinado los que estén sobre una pequeña área; esto es importante, pues ciertos procesos morfológicos son controlados por variaciones en la concentración de moléculas.

Karzbrun y co. desarrolló un sistema que podría mantener tales gradientes de concentración, así como la expresión génica en la alta densidad superficial, rotación de la proteína, capacidad de intercambiar los materiales por el ambiente todos dentro de una forma definida.

El sistema comienza con los patrones de la DNA, que codifican para los genes que la célula-en-uno-viruta expresará. Estos patrones doble-trenzados de la DNA fueron montados sobre las divisiones circulares dentro de un chip de silicio. Estas divisiones fueron conectadas por los capilares, que entonces fueron conectados con los canales de flujo.

Entonces, los extractos de las células de Escherichia Coli fueron agregados a la célula-en-uno-viruta, donde la alta resistencia del flujo en los capilares dio lugar a la difusión de los componentes de la reacción en las divisiones de la DNA. Esto permite al metabolismo dentro de la célula-en-uno-viruta ser mantenida contínuo.

La síntesis de la proteína entonces ocurre dentro de las divisiones de la DNA, que difundido a través del capilar a los canales de flujo. Aquí, un gradiente de concentración fue formado; esto era la más alto de la división de la DNA y fue disminuida más cercano a la unión entre el capilar y el canal de flujo. Esto mostró que este sistema de la célula-en-uno-viruta es capaz no sólo de expresar genes, pero esto se puede controlar para ocurrir en situaciones específicas y con gradientes de concentración específicos.

¿Puede usted estudiar la degradación de la proteína usando una célula-en-uno-viruta?

Los ejemplos antedichos muestran que es posible hacer las proteínas usando un sistema de la célula-en-uno-viruta, sin embargo, los restos de la pregunta si la degradación de la proteína se puede también realizar por tales sistemas. Para investigar esto, Tonooka y el co. diseñó un sistema que incluyó la degradación de la proteína junto a la expresión génica.

Primero, los autores tomaron los extractos de la célula a partir de dos deformaciones de Escherichia Coli, una que contiene la proteasa ClpX, que es el componente de la degradación de la proteína. ClpX fue expresado de un plásmido, significando que su expresión en Escherichia Coli puede ser controlada. Estos extractos celulares entonces fueron utilizados en un sistema microfluidic formado de una oblea de silicio.

Para asegurarse de que las proteínas se podrían degradar en este sistema de la célula-en-uno-viruta, los autores primero utilizaron una proteína fluorescente marcada con etiqueta y observados para ver si la fluorescencia disminuyó, indicando la degradación de la proteína. Las observaciones mostraron que el sistema de la célula-en-uno-viruta es capaz de degradar las proteínas.

¿Sin embargo, qué suceso cuando usted combina la degradación de la proteína con la expresión génica, es decir haciendo de proteínas? Aquí, los autores utilizaron un circuito del gen para investigar; abreviadamente, esto consiste en un “circuito oscilatorio” y un “circuito del reportero”, donde la expresión de la proteína fluorescente etiqueta del reportero es controlada por el circuito oscilatorio. El circuito resultante mostró una configuración oscilante de la expresión génica en las células de Escherichia Coli. Este circuito fue puesto en un plásmido y después inmovilizado sobre la célula-en-uno-viruta.

Cuando los extractos de la célula de Escherichia Coli fueron agregados, la fluorescencia emitida de la célula-en-uno-viruta osciló alrededor cuatro veces. Esto indica que este sistema de la célula-en-uno-viruta es capaz no sólo de la expresión génica, pero también degradación de la proteína también. Progresos y refinamientos más futuros de este sistema podían pavimentar la manera para que una expresión génica más compleja sea estudiada, así como trayendo la célula-en-uno-viruta artificial in vitro más cercano a sistemas in vivo celulares.

Fuentes

Niederholtmeyer, 2013) puestas en vigor del H. y otros (de redes biológicas sin células en de estado estacionario. PNAS https://doi.org/10.1073/pnas.1311166110

Karzbrun, 2014) divisiones programables de la DNA de la en-viruta del E. y otros (como células artificiales. Ciencia DOI: 10.1126/science.1255550

Tonooka, 2019) células artificiales del T. y otros (en una viruta integrada con la degradación de la proteína. 32da Conferencia Internacional de IEEE sobre los electro sistemas mecánicos micros DOI: 10.1109/MEMSYS.2019.8870666

Further Reading

Last Updated: Dec 18, 2020

Dr. Maho Yokoyama

Written by

Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama is a researcher and science writer. She was awarded her Ph.D. from the University of Bath, UK, following a thesis in the field of Microbiology, where she applied functional genomics to Staphylococcus aureus . During her doctoral studies, Maho collaborated with other academics on several papers and even published some of her own work in peer-reviewed scientific journals. She also presented her work at academic conferences around the world.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Yokoyama, Maho. (2020, December 18). Desarrollar una Célula-En-UNO-Viruta artificial. News-Medical. Retrieved on September 27, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/Developing-an-Artificial-Cell-On-A-Chip.aspx.

  • MLA

    Yokoyama, Maho. "Desarrollar una Célula-En-UNO-Viruta artificial". News-Medical. 27 September 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/Developing-an-Artificial-Cell-On-A-Chip.aspx>.

  • Chicago

    Yokoyama, Maho. "Desarrollar una Célula-En-UNO-Viruta artificial". News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/Developing-an-Artificial-Cell-On-A-Chip.aspx. (accessed September 27, 2021).

  • Harvard

    Yokoyama, Maho. 2020. Desarrollar una Célula-En-UNO-Viruta artificial. News-Medical, viewed 27 September 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/Developing-an-Artificial-Cell-On-A-Chip.aspx.

Comments

The opinions expressed here are the views of the writer and do not necessarily reflect the views and opinions of News Medical.