En un estudio innovador, investigadores de la Universidad Northeastern han revelado un método para manipular la bacteria E. coli para formar nuevas estructuras celulares, utilizando proteínas desordenadas para el contacto directo de célula a célula. Esta investigación destaca los complicados mecanismos biológicos que pueden codificarse para lograr una organización celular reversible, un concepto no reportado previamente en la literatura científica.
Neel Joshi, profesor asociado de química y biología química, enfatiza la complejidad de la formación de estructuras biológicas. A pesar de su aparente simplicidad, la transición de una semilla a una planta adulta implica procesos celulares altamente regulados. Joshi, además del Ph.D. El estudiante Rong Chang ha modificado E. coli para que puedan unirse entre sí de nuevas formas, tratando las proteínas desordenadas como estructuras similares a filamentos para facilitar esta conexión.
Chang enfatizó la flexibilidad del experimento y señaló que al cambiar el amortiguador ambiental donde reside la E. coli modificada, los científicos podrían hacer que las células adopten formas específicas y luego regresen a su estado original. Este proceso reversible abre nuevas vías en la ingeniería celular.
Los investigadores pretenden codificar instrucciones en células vivas para producir las estructuras deseadas, similares al cultivo de materiales de forma orgánica, similar a cómo los árboles producen madera. Joshi señaló el desafío adicional de manipular el contacto directo entre células, que también es fundamental para estructuras de la naturaleza como la piel humana y el revestimiento del tracto gastrointestinal.
Si bien las células vegetales se benefician de estructuras de soporte como la celulosa, que les proporciona rigidez, la investigación actual aborda la tarea más compleja de fomentar interacciones directas entre las células. Como señaló Joshi, comprender y diseñar el crecimiento celular es un desafío importante debido a la división y orientación coordinadas que deben emprender las células.
La clave de su éxito radica en el uso de una proteína accesoria llamada CsgF, que sirve como ancla en la superficie de E. coli. Chang ha reutilizado esta proteína previamente infrautilizada para mejorar la unión celular. Las proteínas desordenadas utilizadas por los investigadores no se ajustan a una forma tridimensional fija. En cambio, exhiben un comportamiento fluido, similar al de las algas en un océano, que permite que las células se adhieran entre sí de manera dinámica.
Chang ve este descubrimiento como sólo el punto de partida para explorar las posibles aplicaciones de proteínas desordenadas en diferentes contextos. Señaló que estas proteínas ya están presentes en la naturaleza, como en las proteínas anticongelantes, lo que sugiere que su integración en estructuras celulares diseñadas podría conducir a materiales con mayor resistencia a condiciones ambientales extremas.
La investigación allana el camino para aplicaciones más amplias, dada la compatibilidad de secuencias desordenadas en su sistema. Como concluyó Joshi, este trabajo establece principios fundamentales que se pueden aprovechar en futuros esfuerzos de investigación, transformando potencialmente la forma en que los ingenieros y científicos abordan el diseño de materiales vivos.
