Avancées en biologie synthétique grâce au système PURE

La biologie synthétique est un domaine de la science qui cherche à créer de nouvelles parties et systèmes biologiques. Un objectif excitant est de construire des cellules synthétiques qui peuvent imiter les fonctions des cellules naturelles. Pour y arriver, les chercheurs tentent de reproduire des fonctions clés des systèmes vivants, comme l'auto-régénération, l'adaptabilité et le métabolisme.

#Le Système PURE

Un outil notable utilisé en biologie synthétique est le système PURE (Synthèse de Protéines Utilisant des Éléments Recombinants). C'est un système sans cellules, ce qui signifie qu'il ne provient pas de cellules vivantes. Au lieu de ça, il contient tous les ingrédients nécessaires pour produire des protéines dans un labo. Le système PURE est particulièrement utile pour étudier et construire des fonctions biologiques parce qu'il est facile à manipuler.

Le système contient différentes protéines responsables de diverses tâches :

• Transcription : Convertir l'ADN en ARN.
• Traduction : Transformer l'ARN en protéines.
• Régénération d'énergie : Fournir l'énergie nécessaire pour ces processus.

Le système PURE a 36 protéines qui travaillent ensemble pour réaliser ces fonctions.

#Création du Système PURE

Pour créer le système PURE, les chercheurs expriment et purifient les 36 protéines, puis les combinent avec des ribosomes et d'autres composants qui fournissent de l'énergie. Récemment, des méthodes ont été développées pour simplifier et rendre ce processus moins cher, permettant aux chercheurs de produire le système PURE plus efficacement.

#Auto-Régénération dans les Cellules Synthétiques

Pour que les cellules synthétiques fonctionnent comme de vraies cellules, elles doivent être capables de régénérer leurs parties. Ça inclut la régénération de l'ADN, des protéines et d'autres molécules importantes. La plupart des recherches actuelles se concentrent sur la régénération de ces éléments un par un, mais connecter ces processus pourrait rendre la régénération plus efficace.

Dans des études antérieures, il a été montré que certaines protéines dans le système PURE peuvent s'auto-régénérer. Cependant, atteindre l'auto-régénération de toutes les 36 protéines est un défi à cause des limites de capacité du système pour les produire.

#Optimisation du Système PURE

Les chercheurs travaillent activement à améliorer les performances du système PURE. Un domaine de focus est d'augmenter l'efficacité de la Synthèse des protéines, qui est le processus de fabrication des protéines. L'efficacité peut être mesurée comme le ratio de la quantité de protéines produites par rapport à la quantité totale de protéines présentes dans le système.

En optimisant soigneusement les concentrations de chaque protéine PURE, d'importantes réductions ont été réalisées dans la quantité totale nécessaire pour un fonctionnement efficace. Cette optimisation augmente l'efficacité de la synthèse des protéines, permettant une meilleure performance du système PURE.

#Progrès dans l'Optimisation

Dans les efforts récents pour optimiser le système PURE, des réductions des concentrations de protéines ont été atteintes tout en maintenant ou en augmentant l'efficacité de la synthèse. Par exemple, un ensemble de conditions optimisées a montré une réduction d'environ 79 % de la concentration totale de protéines, ce qui a quand même entraîné une efficacité de synthèse plus élevée.

Diverses stratégies ont été employées, comme l'ajustement des quantités de différents types de protéines responsables de la synthèse. Ce réglage fin permet aux chercheurs de maximiser les avantages du système tout en réduisant les composants inutiles.

#Le Rôle de la Dilution

Les chercheurs ont aussi exploré comment la dilution du système PURE affecte ses performances. En testant différentes concentrations, ils ont découvert que le système pouvait encore fonctionner efficacement même lorsqu'il était fortement dilué. C'est important parce que ça ouvre de nouvelles possibilités d'utiliser le système PURE dans différentes applications, y compris les études liées aux origines de la vie.

#Agents de Rassemblement

Dans les cellules naturelles, les agents de rassemblement sont des substances qui aident à gérer la concentration des protéines et d'autres molécules dans l'environnement cellulaire. Les chercheurs ont commencé à expérimenter l'ajout d'agents de rassemblement au système PURE pour améliorer les taux de synthèse des protéines.

Les premiers résultats ont montré que même si l'ajout d'agents de rassemblement n'avait pas beaucoup d'effet sur les systèmes concentrés, ça a significativement amélioré les performances dans les systèmes dilués. Ça veut dire que l'utilisation d'agents de rassemblement pourrait être une stratégie précieuse pour optimiser le système PURE.

#Rendement Final et Efficacité

Un autre aspect de l'optimisation des performances est le rendement total des protéines produites par le système PURE. Dans des expériences récentes, les chercheurs ont réussi à augmenter le rendement final à la fois dans les systèmes concentrés et dilués. C'est prometteur car des rendements plus élevés sont souvent souhaitables pour des applications pratiques.

Les recherches ont montré que des concentrations spécifiques d'agents de rassemblement, en particulier le dextran, peuvent mener à des améliorations substantielles tant dans le taux de synthèse que dans le rendement final des protéines.

#Directions Futures

Le travail en cours avec le système PURE montre des promesses pour créer des cellules synthétiques plus sophistiquées. En combinant les améliorations apportées à l'auto-régénération, à l'efficacité de la synthèse des protéines et au rendement, les chercheurs se rapprochent de la mise au point de systèmes capables d'imiter les fonctions des cellules vivantes.

De plus longs intervalles de dilution dans des systèmes microfluidiques permettent un meilleur contrôle des conditions, ce qui est également crucial pour atteindre la régénération de toutes les protéines dans le système.

#Conclusion

Le chemin vers la construction de cellules synthétiques avance rapidement. Avec des outils comme le système PURE et les améliorations faites grâce à la recherche et à l'expérimentation, la vision de cellules synthétiques auto-suffisantes et régénératrices devient de plus en plus réalisable. En comprenant et en reproduisant les fonctions essentielles des systèmes vivants, les chercheurs peuvent ouvrir de nouvelles voies en biotechnologie, médecine, et au-delà.