キーワードは合成生物学です。科学者は、生物系を特に人間に使用できるようにするために、しばらくの間、生物系を人工的に再構築しようと試みてきました。これまでのところ、細胞の代謝と遺伝物質に焦点が当てられてきました。しかし、ミュンヘン工科大学のアンドレアス・バウシュ率いる研究者らの目標は、生体力学的機能を備えた細胞様構造を開発することであった。
研究者の「生き物」は、膜殻、2 種類の異なる生体分子、および 1 種類の燃料に基づいています。小胞としても知られるエンベロープは、天然の細胞膜に似た 2 層の脂質膜で構成されています。科学者らはこれらの小胞を、細胞骨格の管状成分である微小管と、いわゆるキネシン分子で満たした。キネシンは通常、細胞内で分子モーターとして機能します。研究者の概念では、微小管は常に互いに沿って押し出されます。これを行うには、キネシンはエネルギー源を必要とします。自然界と同様に、合成バージョンでは、それは細胞燃料のアデノシン三リン酸 (ATP) です。
動く欠陥があなたをモバイルにする
微小管は膜の直下に層を形成し、常に運動していると研究者らは説明する。 「湖に浮かぶ木の幹のようなものだと想像してください」と共著者のフェリックス・ケバーは説明します。 「密度が濃すぎると、それらは平行に配置され、それでもお互いを通り過ぎてしまう可能性があります。」人工細胞構造の変形にとって重要なのは、層が欠陥を形成することです。微小管はキネシン分子の働きにより常に互いに沿って移動するため、これらの欠陥も移動します。これは明らかに驚くほど規則的かつ周期的に起こり、2 つの定義された配置の間で振動を引き起こします。
ベシクルが球形を形成している限り、欠陥は膜の外形に影響を与えません。しかし、浸透によって水が構造から除去されるとすぐに、構造は内部の動きによって変形し始めます。小胞からさらに多くの水分が失われると、一部の単細胞生物が移動に使用する膜と同様に、過剰な膜が伸張を形成することさえあります。研究者らは、魅力的な数の異なる形状とダイナミクスが形成されると報告しています。 「合成生体分子モデルを使用して、最小限の細胞モデルを開発するまったく新しい方法を作成しました」とバウシュ氏は説明します。 「細胞移動や細胞分裂などの細胞プロセスを再現するのに理想的です」と科学者は言います。
