La compartimentazione è una delle principali strategie con cui la natura consente il controllo su molti processi biologici. Per il corretto funzionamento delle cellule viventi, gli organelli, piccoli compartimenti all'interno della cellula, sono essenziali. I ricercatori stanno lavorando su come creare organelli artificiali che aggiungano nuove funzionalità alle cellule o correggano i processi disfunzionali nelle cellule, ad esempio come terapia per le malattie metaboliche. Ciò può essere ottenuto utilizzando componenti sintetici per produrre organelli artificiali all'esterno della cellula o utilizzando componenti realizzati nella cellula. Ed è quest'ultimo approccio che Suzanne Timmermans ha esplorato per il suo dottorato di ricerca. ricerca attraverso l'uso di nanoparticelle proteiche.

Stabilizzare i domini

Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Suzanne Timmermans ha utilizzato nanoparticelle proteiche per sviluppare organelli artificiali che potrebbero svolgere nuovi lavori nella cellula. Queste particelle microscopiche sono composte da capsidi virali (i gusci proteici dei virus) a cui è stato aggiunto un dominio proteico stabilizzante.

Timmermans ha dimostrato che le nanoparticelle sono stabili per tempi prolungati in condizioni paragonabili a quelle all'interno delle cellule. Questo è fondamentale per il corretto funzionamento di un organello artificiale, poiché sarebbe molto distruttivo se si disintegrasse e perdesse la sua funzione all'interno della cellula. Inoltre, i domini stabilizzanti consentono alle nanoparticelle di reagire al loro ambiente modificandone le dimensioni. I processi naturali nella cellula dimostrano spesso un comportamento così reattivo, quindi è molto importante imitarlo.

Componente attivo

Per avere una funzione particolare nella cellula, un organello artificiale deve contenere un componente attivo. Gli enzimi sono candidati eccellenti, poiché questi catalizzatori proteici possono essere prodotti dalle cellule, sono naturalmente attivi all'interno delle cellule e sono noti molti enzimi con tutti i tipi di funzionalità.

Le nanoparticelle proteiche utilizzate da Timmermans sono costituite da un nucleo vuoto. Ha dimostrato che è possibile incapsulare enzimi in quel nucleo. Ciò è stato ottenuto sia al di fuori delle cellule che all'interno delle cellule viventi. In particolare, quest'ultima scoperta è molto promettente per lo sviluppo di un organello artificiale.

Effetto benefico sulle e all'interno delle cellule

Infine, Timmermans ha valutato se gli organelli artificiali hanno un effetto benefico sulle e all'interno delle cellule. In primo luogo, ha impiegato l'attività degli enzimi incapsulati per la produzione di un composto che potrebbe essere utilizzato dalla cellula per produrre una certa proteina. Successivamente, ha valutato se l'incapsulamento all'interno dell'organello artificiale potesse proteggere l'enzima dalla rapida degradazione delle cosiddette proteasi. Questo aspetto del progetto si è rivelato molto difficile da dimostrare e questo progetto è ancora in fase di sviluppo.

Complessivamente, la ricerca di Timmermans ha avanzato le conoscenze sullo sviluppo di organelli artificiali prodotti all'interno delle cellule. Sfide importanti che devono ancora essere superate sono la realizzazione dell'attività degli organelli artificiali all'interno delle cellule, la regolazione di questa attività mediante segnali specifici e il rilevamento degli organelli all'interno delle cellule. Collaborando con diverse discipline scientifiche e utilizzando gli sviluppi che sono stati realizzati con altre nanoparticelle proteiche, Timmermans spera che questi ostacoli possano essere superati in futuro. + Esplora ulteriormente

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