Hogyan működik az MI-sejt? Az enzimek és pórusok szerepe
A minimalista MI-sejt lényege egy liposzóma, vagyis egy zsírból álló buborék, amelybe élő sejteknél is megtalálható enzimeket – glükóz-oxidázt vagy ureázt – juttattak. Ezek az enzimek képesek az adott anyagot (glükózt vagy karbamidot) lebontani, de a kutatók a liposzómát egy kulcsfontosságú membránpórussal is ellátták. Ez a pórus biztosítja, hogy az anyagok bejuthassanak a MI-sejtbe, majd a reakciók termékei távozhassanak is onnan. A folyamat során kémiai koncentrációkülönbség alakul ki a liposzóma környezetében, ami hajtóerőt ad az előrehaladáshoz – mintha maga a pórus lenne a hajó kormánya, az enzim pedig a motorja.
A mozgás fizikai alapjai – mit mondanak a kísérletek?
Például amikor a kutatók több mint 10 000 ilyen liposzómát engedtek át mikrofluidikus csatornákon glükóz- vagy karbamid-gradiens mellett, azt figyelték meg, hogy azok a vezikulumok, amelyeknek több pórusuk volt, kifejezetten a magasabb koncentrációjú területek felé indultak el. Ezzel szemben a kontrollminták, amelyek nem rendelkeztek pórusokkal, passzívan, a kisebb koncentráció felé mozogtak. Az eredmények szerint tehát minél több “ajtón” keresztül lélegezhetnek a MI-sejtek, annál inkább képesek aktívan oda haladni, ahol számukra előnyös anyag található.
Mit tanulhatunk a mesterséges sejtekből?
A fentiek tükrében belátható, hogy ezek az MI-sejtek egyszerűsített természetes “navigációs rendszerek”, amelyek révén jobban megérthetjük, hogyan képesek a valódi sejtek olyan bonyolult feladatokra, mint például a tápanyagok felkutatása vagy a káros anyagok elkerülése. Jelentőségét tovább növeli, hogy az alkalmazott mechanizmus – liposzóma, egy enzim, egy pórus – a legtöbb sejt alapvető építőelemei között megtalálható. Az ilyen típusú szintetikus biológia lényege: ha a bonyolult rendszert visszavezetjük az alapvető részekig, akkor végre feltárulnak a kulisszák mögött meghúzódó egyszerű, elegáns kémiai szabályok. Ez a megközelítés új betekintést adhat a sejtek evolúciójába, viselkedésébe, és egyben a jövő MI-alapú biofejlesztéseibe is.
