Искусственные мембраны научили динамическому поведению как у живых клеток

Исследователи из Токийского научного института и Базельского университета разработали метод химического контроля над искусственными клеточными мембранами, позволяющий имитировать динамическое поведение живых клеток. Работа опубликована в Journal of the American Chemical Society.

Учёные создали искусственную металлоферментную систему, которая катализирует реакцию метатезиса с замыканием цикла. Эта реакция активирует предшественники жирных кислот, которые затем встраиваются в мембрану, изменяя её структуру и вызывая динамические преобразования.

«Когда реакция запускается предшественниками жирных кислот, наша система высвобождает свободные жирные кислоты», — объясняет профессор Кадзуши Кимбара. — «Эти кислоты встраиваются в мембрану, тонко изменяя её структуру и вызывая динамическое поведение мембраны».

Молекулярное моделирование показало, что высвобожденные жирные кислоты естественным образом встраиваются в поверхность мембраны, изменяя её жёсткость и кривизну. Это приводит к видимым преобразованиям, включая исчезновение фазово-разделённых доменов и деление мембраны.

«Это похоже на то, как если бы мы дали синтетической мембране способность дышать и реагировать», — говорит Кимбара. — «Контролируя химическую реакцию на поверхности мембраны, мы можем заставить её реорганизоваться, подобно живой клетке».

Это исследование представляет собой первую попытку химического программирования физического поведения искусственных мембран, открывая путь к созданию жизнеподобных материалов, способных чувствовать и реагировать на окружающую среду. Разработка не только продвигает синтетическую биологию, но и создаёт основу для программируемых искусственных мембран, которые могут вдохновить на терапевтические инновации.