Organelas projetadas trazem novas funcionalidades para células.

Cientistas criaram organelas sem membrana para sintetizar proteínas em células vivas.

Pela primeira vez, cientistas desenvolveram uma organela projetada, capaz de realizar o complexo processo biológico de tradução, em uma célula viva de mamíferos. Os pesquisadores utilizaram a técnica para criar uma organela sem membrana que pode sintetizar proteínas a partir de aminoácidos naturais e sintéticos com nova funcionalidade.

Durante a evolução, o desenvolvimento de novas organelas permitiu que células e organismos se tornassem mais complexos, devido à habilidade de realizar diversos processos metabólicos importantes em locais específicos e compartimentalizados. “Nossa ferramenta pode ser utilizada para projetar o processo de tradução de DNA, como também potencialmente outros processos como transcrição e modificações pós-traducionais. Isso poderá até nos permitir projetar novos tipos de organelas que aumentam o repertório funcional dos complexos sistemas biológicos naturais”, explica Christopher Reinkemeier, doutorando da EMBL (Laboratório Europeu de Biologia Molecular) e da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, co-autor do artigo. “Poderíamos, por exemplo, incorporar fluorescência para ter um vislumbre dos processos que ocorrem no interior de uma célula, por meio de métodos de imagem.”

“A organela pode sintetizar proteínas usando aminoácidos sintéticos, não-canônicos. Atualmente são conhecidos mais de 300 aminoácidos não-canônicos diferentes – comparado com os 20 que ocorrem naturalmente. Não estamos mais restritos a esses 20.” Diz coautora do estudo Gemma Estrada Girona. “A novidade que apresentamos é a possibilidade de usar os aminoácidos sintéticos dentro de um ambiente confinado, a organela, o que minimiza os efeitos no hospedeiro”.
 A tradução de DNA é um processo tão complexo que não pode ser contido em uma única organela envolta por uma membrana. Assim, a inspiração veio do processo de separação em fases: responsável pela formação de organelas sem membrana in vivo, como nucléolos ou grânulos de estresse. A separação de fases é usada pelas células para concentrar localmente proteínas e RNAs específicos. Mesmo que essas organelas sem membrana tenham limites oscilantes de maneira que elas possam interagir dinamicamente com o citoplasma no entorno, elas ainda assim conseguem realizar processos bem específicos. A equipe de pesquisadores combina a ideia de separação em fases com compartimentalização celular para criar essa organela sem membrana e garantir que uma única organela do tipo seja formada por célula.

Somente cinco novos components precisam ser projetados na célula para sintetizar a nova organela. A união desses componentes gera uma estrutura maior, que pode ser um novo fardo para a célula. No futuro, o grupo visa projetar organelas minimalistas, para reduzir qualquer impacto na fisiologia de um organismo saudável.

Edward Lemke, professor na Universidade Johannes Gutenberg de Mainz foi o coordenador do projeto. Ele conclui: “No fim, pretendemos desenvolver uma técnica para projetar organelas celulares sintéticas e proteínas que não afetem a maquinaria biológica do hospedeiro. Queremos desenvolver uma ferramenta que não tenha “efeitos colaterais” indesejáveis. A organela deve ser uma simples extensão que permite que organismos realizem processos novos, personalizados e de maneira controlada.”
 

Falaí Biotec

 Traduzido e adaptado de:
European Molecular Biology Laboratory. "Designer organelles bring new functionalities into cells: Scientists create membraneless organelle to build proteins in living cell." ScienceDaily. ScienceDaily, 28 March 2019. <www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190328150808.htm>.