Cellula sintetica

[laico79]

Hanno successo i primi esperimenti sulla cellula sintetica

Nelle cellule sintetiche attuali il nucleo funziona ma le membrane sono instabili. Sono allo studio cellule artificiali più stabili corredate di proteine ed enzimi funzionali
Digital cell
Il LivingTech Laboratory, del Parco scientifico e tecnologico di Marghera, è un progetto dell'European Centre for Living Technology, il Centro di ricerca europeo, con sede a Venezia (in campo S. Stefano) dedicato alla realizzazione di nuove tecnologie ispirate alle proprietà dei sistemi viventi. All'Eclt partecipano una quindicina di università (tra cui Ca' Foscari, socio fondatore) e centri di ricerca di tutto il mondo, con lo scopo comune di costruire una cellula vivente a partire dalle sue componenti inanimate.
All'interno di questo laboratorio alcuni giovani ricercatori hanno creato in laboratorio un mini-enzima composto da venti aminoacidi, realizzando una scoperta che farà fare parecchi passi avanti alla ricerca.
Davide De Lucrezia, 30 anni, responsabile del laboratorio, spiega che non siamo ancora alla cellula sintetica ma il mini-enzima individuato è un altro degli obiettivi da raggiungere, perché il campo di lavoro del laboratorio è, in generale, quello di costruire strutture biologiche di base, complementari a quelle esistenti in natura.


Il mini-enzima sintetizzato è in grado di produrre una reazione che solitamente in natura è portata avanti da enzimi di duecento aminoacidi, cioè dieci volte più complessi, e suggerisce quindi la possibilità di semplificare processi molto complicati o che in natura non avvengono.
De Lucrezia spiega "Se si costruiscono strumenti del tutto nuovi si può, per esempio, fare sintesi di polimeri finora realizzati con reazioni chimiche estremamente impegnative, anche dal punto di vista ambientale, perché hanno un carico di scarti non banale" e riguardo la cellula sintetica continua "Anche in questo ambito c'è parecchio lavoro ancora da fare"
Il problema attuale delle cellule sintetiche è che se il nucleo ha una funzionalità "normale", la membrana esterna va invece in rapida crisi, problema che i ricercatori del "Living Tech Laboratory" tentano di risolvere.
Ancora De Lucrezia "Siamo riusciti ad esprimere delle proteine all'interno di compartimenti sintetici, che assomigliano a bolle di sapone e che sono quindi immagini semplificate delle nostre cellule. Ovvero: tutte le cellule sono definite da una membrana, cioè un perimetro complesso, strutturato con molte proteine. Nella nostra ricerca si è tentato di semplificare questo perimetro usando dei liposomi, cioè delle bolle di grasso al cui interno possono avvenire delle reazioni"
Si è perciò riusciti a riprodurre parte della funzionalità minimale di una cellula, utilizzando dei liposomi che sono stati capaci di produrre una proteina ma i prossimi passaggi saranno nell'incrementarne la complessità, per esprimere molte più proteine in maniera coordinata. La cellula è infatti immaginabile come un sistema che risponde a degli stimoli e si può operare affinché la cellula veicoli un farmaco e lo rilasci solo se sottoposta a certi stimoli là dove necessario, per esempio per i trattamenti anti-tumorali.
Redazione MolecularLab.it (15/02/2009)

http://www.molecularlab.it/news/view.asp?n=6470
Molto interessantente, ne avevo gia sentito parlare 4-5 anni fa nel mio corso di biologia molecolare.

[hibone]

una notizia veramente esaltante...

Il mini-enzima sintetizzato è in grado di produrre una reazione che solitamente in natura è portata avanti da enzimi di duecento aminoacidi, cioè dieci volte più complessi, e suggerisce quindi la possibilità di semplificare processi molto complicati o che in natura non avvengono.

Forse ho frainteso il senso della frase, o forse mi sa che si è fatto prendere la mano. Come diceva qualcuno: "Dio non gioca a dadi" (Cit.)

Se l'evoluzione ha scelto un enzima 20 volte più complesso di quello appena inventato, per produrre una data reazione, magari c'è anche una ragione valida.

[laico79]

Originariamente inviato da hibone

una notizia veramente esaltante...




Forse ho frainteso il senso della frase, o forse mi sa che si è fatto prendere la mano. Come diceva qualcuno: "Dio non gioca a dadi" (Cit.)

Se l'evoluzione ha scelto un enzima 20 volte più complesso di quello appena inventato, per produrre una data reazione, magari c'è anche una ragione valida.

Forse mancano i domini di regolazione, questi enzimi hanno cosi tanti effentori allosterici che li fanno divenatare molto grandi.

[hibone]

Originariamente inviato da laico79

Forse mancano i domini di regolazione, questi enzimi hanno cosi tanti effettori allosterici che li fanno divenatare molto grandi.

appunto dico, se nel corso dell'evoluzione, l'enzima ha assunto una data conformazione, è per evitare di agire su determinate molecole, o per ridurre/evitare problemi collaterali, che danneggiano l'organismo nel suo complesso.

non so se "la possibilità di semplificare processi molto complicati o che in natura non avvengono" è stata indicata come conseguenza del fatto che "Il mini-enzima sintetizzato è in grado di produrre una reazione che [...]" dall'autore dell'articolo o da chi ha rilasciato l'intervista, ma la prima domanda chi mi porrei è perchè certi processi non devono avvenire? che siano un male?

[wacko]

Originariamente inviato da hibone

appunto dico, se nel corso dell'evoluzione, l'enzima ha assunto una data conformazione, è per evitare di agire su determinate molecole, o per ridurre/evitare problemi collaterali, che danneggiano l'organismo nel suo complesso.

Non sono molto ferrato in questo argomento, ma non credo che si possa essere certi del fatto che il "risultato" ottenuto evolvendoci fino ad oggi sia il migliore, giusto ?

[:dissident:]

Originariamente inviato da hibone

appunto dico, se nel corso dell'evoluzione, l'enzima ha assunto una data conformazione, è per evitare di agire su determinate molecole, o per ridurre/evitare problemi collaterali, che danneggiano l'organismo nel suo complesso.

non so se "la possibilità di semplificare processi molto complicati o che in natura non avvengono" è stata indicata come conseguenza del fatto che "Il mini-enzima sintetizzato è in grado di produrre una reazione che [...]" dall'autore dell'articolo o da chi ha rilasciato l'intervista, ma la prima domanda chi mi porrei è perchè certi processi non devono avvenire? che siano un male?

io l'ho interpretato che essendo in futuro la funzione di queste cellule sintetiche molto mirata e puntuale non sara' necessario che siano complesse come quelle "naturali"

[laico79]

Originariamente inviato da hibone

appunto dico, se nel corso dell'evoluzione, l'enzima ha assunto una data conformazione, è per evitare di agire su determinate molecole, o per ridurre/evitare problemi collaterali, che danneggiano l'organismo nel suo complesso.

Beh per primo, non tutto si conosce per cui ovvio che alcune parti che magari sono fondamentali in apparenza vengono tolte, in secondo luogo direi che la costruzione di un enzima dipende dalle esigenze a cui si vuole ottemperare.
Per cui ovvio che un essere vivente ha delle esigenze imposte da una esistenza duratura, dalla necessità di sopravivere, un organismo sintetico invece avrà un diverso scopo per cui avrà un criterio di costruzione diverso.

[gabi.2437]

Beh l'evoluzione deve pensare alla sopravvivenza e riproduzione della cellula

Noi no!

Ovviamente l'evoluzione ben difficilmente darà le ruote ad un animale, le zampe ti permettono di muoverti ovunque... ma siccome noi le ruote le usiamo solo su strada, in quel campo sono molto più efficienti che macchine zampate

E se questa cellula con l'enzima più semplice viene usata in certi ambiti, sarà più efficiente...magari l'enzima naturale è più complesso ma anche più resistente a tutto

[Ziosilvio]

Originariamente inviato da wacko

Non sono molto ferrato in questo argomento, ma non credo che si possa essere certi del fatto che il "risultato" ottenuto evolvendoci fino ad oggi sia il migliore, giusto ?

No, non si può.
(Soprattutto perché non è chiaro quale sia la funzione da massimizzare, per poter dire "questo è un ottimo".)

Però:
Se la molecola che è sopravvissuta a milioni di iterazioni evoluzionistiche è quella complessa e non quella semplice, forse vuol dire che la più semplice era priva di alcune caratteristiche che rendevano l'altra più adatta alla funzione, e si è "estinta" in tale ruolo (rimanendo magari in altri).

[hibone]

Originariamente inviato da Ziosilvio

No, non si può.
(Soprattutto perché non è chiaro quale sia la funzione da massimizzare, per poter dire "questo è un ottimo".)

forse si può ipotizzare che la funzione da massimizzare sia la sopravvivenza... o no?

[gabi.2437]

In natura si

[Ziosilvio]

Originariamente inviato da hibone

forse si può ipotizzare che la funzione da massimizzare sia la sopravvivenza... o no?

Non è così semplice.
Ad esempio: vuoi misurare solo la durata della sopravvivenza, o anche la sua qualità?
E, per esempio: la durata, la misuri in anni, o in generazioni?

[laico79]

Originariamente inviato da Ziosilvio

No, non si può.
(Soprattutto perché non è chiaro quale sia la funzione da massimizzare, per poter dire "questo è un ottimo".)

Be in realta questo è relativo alla nicchia ecologica alla quale appartiene la specie che si esamina, l'evoluzione tende a premiare una sola specie, per cui quella è la migliore apparsa fino a quel momento. Il discorso cmq non so se si possa trasferire a livello molecolare.

[hibone]

Originariamente inviato da Ziosilvio

Non è così semplice.
Ad esempio: vuoi misurare solo la durata della sopravvivenza, o anche la sua qualità?
E, per esempio: la durata, la misuri in anni, o in generazioni?

se il portatore di una data variante A di enzima si estingue mentre il portatore di una data B dello stesso enzima evolve, l'enzima tipo A naturalmente scompare. A causa delle mutazioni comparirà una variante C dell'enzima e il ciclo si ripete...

Se si parla di sopravvivenza, la qualità "non conta", non si vuole distinguere tra vivere e sopravvivere, ma solo capire "chi ha superato la selezione e chi no" probabilmente, le varianti giunte fino a noi erano accompagnate da minori handicap per il portatore rispetto ad altre, e forse questi maggiori handicap dipendevano in misura diretta dall'enzima... chiaramente non si tratta di una teoria, dimostrabile con una certezza matematica, sono solo interrogativi nati da un'evidenza statistica...

mentre l'homo erectus proseguiva il suo percorso evolutivo l'homo "moscius" era destinato all'estinzione...

[Ziosilvio]

Originariamente inviato da hibone

se il portatore di una data variante A di enzima si estingue mentre il portatore di una data B dello stesso enzima evolve, l'enzima tipo A naturalmente scompare. A causa delle mutazioni comparirà una variante C dell'enzima e il ciclo si ripete...

Se si parla di sopravvivenza, la qualità "non conta", non si vuole distinguere tra vivere e sopravvivere, ma solo capire "chi ha superato la selezione e chi no" probabilmente, le varianti giunte fino a noi erano accompagnate da minori handicap per il portatore. e forse questi handicap dipendevano in misura diretta dall'enzima...

OK

Originariamente inviato da hibone

mentre l'homo erectus proseguiva il suo percorso evolutivo l'homo "moscius" era destinato all'estinzione...

Devo resistere...















devo resistere...















devo resistere...





















non resisto:

E l'homo barzottus che fine ha fatto?

[bellastoria]

Nn è detto che l'enzima frutto dell'evoluzione sia il migliore, in primo luogo perché l'evoluzione è in atto, quindi nn per forza quello che vediamo adesso è il risultato, ma potrebbe trattarsi di un "prodotto intermedio" nn perfettamente adattato ma che ha avuto finora il maggior successo; in secondo luogo ci sono esempi di come l'evoluzione abbia portato ad enzimi imperfetti che tuttora persistono: l'esempio più evidente è la rubisco che è presente in tutti gli organismi con fotosintesi ed è un enzima imperfetto che oltre ad organicare la CO2 ha un'azione ossigenasica che fa perdere efficienza al processo di organicazione. Nonostante l'efficienza ridotta è un enzima diffuso in quasi tutte le specie autotrofe che hanno poi sviluppato altri meccanismi per recuperare parte dell'energia persa.
Sarebbe interessante se si riuscisse a sintetizzare un enzima più efficiente della rubisco per l'organicazione della CO2..

[laico79]

Originariamente inviato da bellastoria

Nn è detto che l'enzima frutto dell'evoluzione sia il migliore, in primo luogo perché l'evoluzione è in atto, quindi nn per forza quello che vediamo adesso è il risultato, ma potrebbe trattarsi di un "prodotto intermedio" nn perfettamente adattato ma che ha avuto finora il maggior successo; in secondo luogo ci sono esempi di come l'evoluzione abbia portato ad enzimi imperfetti che tuttora persistono: l'esempio più evidente è la rubisco che è presente in tutti gli organismi con fotosintesi ed è un enzima imperfetto che oltre ad organicare la CO2 ha un'azione ossigenasica che fa perdere efficienza al processo di organicazione. Nonostante l'efficienza ridotta è un enzima diffuso in quasi tutte le specie autotrofe che hanno poi sviluppato altri meccanismi per recuperare parte dell'energia persa.
Sarebbe interessante se si riuscisse a sintetizzare un enzima più efficiente della rubisco per l'organicazione della CO2..

Mi pare che tu confondi il concetto di migliore con perfetto, ovvio che l'evoluzione è qualcosa di dinamico non fisso, ma se un determinato enzima è stato selezionato è dovuto al fatto che in natura non si è proposto niente di migliore. Non a caso esistono i casi di evoluzione convergente ovvero due organismi lontani tendono a riprodurre la stessa struttura.
Ovviamente migliore è riferito cmq ad una determinata situazione, nel caso della rubisco la funzione ossigenasica è stata selezionata, se questa funzione non serviva a niente non sarebbe stata selezionata ed avremmo un enzima tutto dedicato all'organicazione della CO2.