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Des chercheurs développent une méthode pour concevoir de nouvelles fonctions cellulaires sur des couches minces

Crédit : CC0 Domaine public

Des chercheurs de l’Institut de biologie moléculaire (IMB) et de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) ont développé une méthode d’ingénierie de nouvelles fonctions dans les cellules. Les résultats ont été publiés aujourd’hui dans la revue cellule de prison Dans l’article “Les organites de type film double permettent la séparation spatiale de la traduction orthogonale des eucaryotes.”


De nombreux processus se produisent au sein des organismes vivants cellulesDe la réplication et la réparation de l’ADN à la synthèse et au recyclage des protéines. Afin d’organiser cette énorme quantité d’interactions, elles doivent être séparées dans un espace tridimensionnel. Une direction des cellules eucaryotes Pour ce faire, extrudez un morceau de membrane pour former un espace membranaire – un organite – où des fonctions spécifiques peuvent se produire. Alternativement, la cellule peut également séparer les molécules en régions distinctes (appelées organites sans membrane) par séparation de phases, un phénomène similaire à la séparation du vinaigre et de l’huile dans une vinaigrette. Ces organites sans membrane présentent des avantages : parce qu’ils ne sont pas séparés du reste de la cellule par un septum membraneux, les molécules plus grosses peuvent entrer et sortir plus facilement. Ainsi, les organites recouverts de membrane agissent comme des “chambres” séparées dans la cellule, tandis que les organites sans membrane agissent comme des coins différents de la même chambre.

L’un des processus les plus importants dans la cellule est Synthèse des protéines, où le codon d’ARN est traduit en un codon de protéine, qui contient le modèle de fabrication des protéines. Ces symboles sont comme des langages cellulaires. Si un organite peut être conçu et personnalisé pour traduire le code ARN de nouvelles manières (c’est-à-dire en utilisant une langue différente), les fonctions de la protéine résultante peuvent également être modifiées, lui donnant Propriétés uniques qui peuvent être utilisés, par exemple, pour activer ou désactiver leurs fonctions, ou pour permettre à une protéine de se métaboliser dans des cellules vivantes.

En 2019, le professeur Edward Lemke et son équipe de recherche ont réussi à créer une membrane synthétique sans membrane organite qui a traduit le code ARN en utilisant un nouveau code, ou langage, sans interférer avec la traduction de l’ARN dans le reste de la cellule. Maintenant, Edward et un étudiant de son laboratoire, Christopher Renkmeyer, ont renforcé ce succès en créant des organites ressemblant à des films qui peuvent être utilisés pour décomposer les processus cellulaires en espaces plus petits.

“Le plus gros gain est que nous avons pu créer de très petits espaces d’interaction – de cette façon, nous pouvons en mettre plusieurs dans une cellule en même temps”, explique le professeur Lemke. “Nous avons converti de grands organites 3D en organites 2D à la surface d’une membrane, et nous pouvons même effectuer des réactions biochimiques complexes dans ces couches minces.” En utilisant ces organites minces, la même cellule peut désormais traduire le code ARN dans trois langues différentes – créant ainsi trois protéines différentes – dans “des coins différents de la même pièce”, sans que les traductions n’interfèrent les unes avec les autres. Cela signifie que le même protéine Il peut désormais avoir trois fonctions différentes, selon le “coin” dans lequel il est créé.

Cette nouvelle méthode permet non seulement aux scientifiques de concevoir des protéines dotées de fonctions uniques, mais les aide également à mieux comprendre l’évolution des fonctions des cellules eucaryotes. « Nous pouvons en apprendre davantage sur la façon dont les fonctions complexes se produisent dans l’espace membranaire, les fonctions uniques de la membrane et les espaces d’interaction spéciaux qui y sont créés lorsque les protéines sont focalisées à l’aide de la séparation de phases 2D », explique le Dr Rinkmeyer. “En concevant ces organites ressemblant à des films, nous pouvons également mieux comprendre comment la nature utilise également de tels mécanismes pour créer des protéines dotées de nouvelles fonctions.”

Edward Lemke est directeur associé à l’IMB et professeur de biophysique synthétique à l’université Johannes Gutenberg de Mayence.


Les organites conçus confèrent de nouvelles fonctions aux cellules


Plus d’information:
Reinkemeier et al, Les organites de type film double permettent la séparation spatiale de la traduction orthogonale des eucaryotes, cellule de prison (2021). DOI : 10.1016 / j.cell.2021.08.001

Informations sur la revue :
cellule de prison

Introduction de
Université de Mayence

la citation: Des chercheurs développent une méthode pour concevoir de nouvelles fonctions cellulaires sur des couches minces (2021, 25 août) Récupéré le 25 août 2021 sur https://phys.org/news/2021-08-method-cell-functionalities-thin.html

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