Comunicação Celular Sintética
A comunicação celular é essencial para o funcionamento de organismos multicelulares. As células se comunicam por meio de uma variedade de mecanismos, incluindo sinais químicos, elétricos e mecânicos. Recentemente, a biologia sintética tem explorado o desenvolvimento de sistemas de comunicação celular sintética para controlar e modular as interações celulares em sistemas biológicos (Figura 9).
Figura 9. Aplicações da comunicação célula-célula artificial. A comunicação celular projetada provou ser benéfica ou mesmo obrigatória em vários campos de aplicação. Isso inclui a implementação de circuitos de detecção de quórum sintéticos, computação biológica, o design de ecossistemas sintéticos, engenharia de bioprocessos, biomedicina e engenharia de tecidos, bem como a formação de padrões artificiais, biossensores e sistemas sensor-ator. Henning, S. et al.. Artificial cell-cell communication as an emerging tool in synthetic biology applications. Journal of Biological Engineering, 2015. .
Imagine que você está desenvolvendo um novo sistema de comunicação celular sintética para controlar o crescimento de células em um biorreator. Você deseja que as células se comuniquem entre si para produzir uma determinada proteína apenas quando a concentração de um determinado nutriente atinge um nível específico.
Para atingir esse objetivo, você precisa escolher entre dois sistemas de comunicação sintética:
Sistema 1: O sistema utiliza um receptor de membrana que se liga ao nutriente, ativando uma cascata de sinalização quando o nutriente atinge uma concentração específica, o que leva à produção de uma proteína reguladora. Essa proteína reguladora se liga a um promotor específico no DNA, induzindo a expressão da proteína desejada.
Sistema 2: O sistema utiliza uma enzima que converte um metabólito produzido pelas células em um sinal químico quando a concentração do nutriente atinge um nível específico. O sinal químico se liga a um receptor de membrana, ativando uma cascata de sinalização que leva à produção da proteína desejada.
GLOSSÁRIO:
Receptor de membrana: Proteína que se encontra na membrana celular e se liga a moléculas sinalizadoras, desencadeando uma resposta celular.
Cascata de sinalização: Série de reações bioquímicas que são ativadas por um sinal inicial e que amplificam e transmitem o sinal dentro da célula.
Promotor: Região do DNA que regula a expressão de um gene.
Metabólito: Molécula produzida ou utilizada em processos metabólicos.
Sinal químico: Molécula que atua como mensageiro para transmitir informações entre células.
Alternativas
Qual dos sistemas é mais adequado para seu objetivo e por quê?
