Onderzoekers gebruikten kanalen van DNA om stoffen door te laten (afb: Johns Hopkinsuniversiteit)

Al sinds mensenheugnis dromen de kale apen van het scheppen van leven. Tot nog toe heeft die droom geen tastbaar resultaat opgeleverd. Sinds een jaar of twintig met het steeds verder ‘binnendringen’ van de biologische cel heeft die droom meer ‘kleur’ gekregen. We kunnen nu al hele simpele celletjes maken die wat taakjes kunnen verrichten. Nu lijkt het er op dat onderzoekers er voor het eerst (???; as) in geslaagd zijn materiaal en informatie door de celwand te (laten) transporteren. Weer een petieterig stapje op weg naar een synthetische cel die kan meten met de biologische.De onderzoekers zouden er in geslaagd zijn kleine moleculen via nanokanalen van DNA in en uit de synthetische cel te loodsen. De wand van die cellen bestaat uit lipiden (vetmoleculen) en moet de boze wereld buitenhouden maar toch doorlaatbaar zijn voor bepaalde stoffen die nodig zijn voor het overleven van de cel of die de cel kwijt wil zijn. Daarnaast moeten die kanalen ook begaanbaar zijn voor signaalverbindingen om de cel informatie te geven en te laten verstrekken over de wereld buiten en binnen de cel.
Om die processen na te bootsen hebben de onderzoeksters synthetische cellen ontwikkeld die met elkaar kunnen communiceren via eiwitkanalen in membranen (doorlaatbare celwanden). Daarbij ging het echter om cellen die vlak bij elkaar lagen. “Het was nog steeds een groot probleem om informatie en stoffen over een langere afstand uit te wisselen”, vertelt Yi Li van de Amerikaanse Johns Hopkinsuniversiteit.
De eiwitten in biologische cellen die fungeren als kanalen zijn zo samengesteld uit de twintig essentiële aminozuren dat ze alleen bepaalde stoffen doorlaten. Zo heb je kanalen voor kalium- of voor natriumionen.
DNA wordt gebruikt voor de opslag van informatie, maar is ook als ‘constructiemateriaal’ goed bruikbaar. Je kunt er van alles van maken. Die zogeheten DNA-origami is een populair onderzoeksgebied (zoals trouwe lezers van dit blog zullen weten).

Voor de onderzoekers was DNA het favoriete bouwmateriaal voor de kanalen in het membraan van de synthetische cel. Het bleek dat die van DNA vervaardigde kanalen een bepaalde kleurstof konden doorlaten. Een speciale ontwikkelde DNA-dop zorgde ervoor dat dat kanaal ook afgesloten kan worden. Volgens Li kunnen kleine moleculen door zo’n kanaal zonder dat er lekkage optreedt, maar het moet mogelijk zijn om ook grote moleculen zoals eiwitten het kanaal te laten passeren.
Overigens houdt dat gevaar voor lekken verband met de grootte van het door te laten molecuul. Daar heeft een natuurlijk kanaal geen enkel probleem mee. De doorlaatbaarheid is daar niet (alleen) afhankelijk van de grootte, maar ook van de specifieke eigenschappen van de door te laten stof zoals lading of ladingverdeling van de ‘passant’. Er lijkt dus nog wel wat werk aan de winkel te zijn.

Toepassing

De onderzoekers hebben ambitieuze plannen met hun DNA-kanalen. Li: “Eerder was er al communicatie en transport van moleculen tussen synthetische cellen mogelijk via nanobuisjes van DNA. We kunnen nu in principe aantonen dat het transport van signaalmoleculen tussen cellen ook de genexpressie (genactiviteit; as) kan beïnvloeden.” Ze hopen de DNA-buisjes te kunnen gebruiken voor het afleveren van signaalstoffen of medicijnen aan zoogdiercellen.

Bron: physicsworld.orgtastbaar