Der Bau minimaler künstlicher Zellsysteme, die biologische Funktionen nachahmen, ist ein ehrgeiziges Ziel. Das Verhalten solcher Zellen wird maßgeblich von Proteinen in der Zellhülle (Lipidmembran) bestimmt. Diese Membranproteine können viele Funktionen haben und zum Beispiel chemische Gradienten erzeugen, die als Energiequelle für den Antrieb anderer Membranproteine verwendet werden. Ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von künstlichen Minimalsystemen mit lebensechtem Verhalten ist daher die der Einbau von Membranproteinen in Lipid-Vesikel. Typischerweise wurde dies mit dem Einsatz von Detergenzien erreicht, was aufwendige Proteinreinigung erfordert und dadurch ein umständlicher Prozess ist. Detergenzien sind die Klasse von Molekülen, die auch genutzt werden, um Membranproteine und Lipide löslich zu machen. Eine andere Alternative zur Proteinreinigung ist die Verwendung zellfreier Proteinexpression. Diese Methoden erfordern jedoch immer noch den Einsatz von Spülmitteln, die negative Auswirkungen auf die Expressionsergebnisse haben können.
Giorgio Fracasso, der Erstautor der Studie, hat mit anderen Wissenschaftlern der Forschungsgruppe von Dora Tang am MPI-CBG zusammengearbeitet und eine neue Methode entwickelt, aktive Membranproteine (Proteorhodopsin) aus zellfreier Proteinexpression in Lipid-Vesikel ohne Einsatz von Detergenzien einzubauen.
Dora Tang erklärt: " Unsere Ergebnisse liefern eine neuartige detergenzfreie Methode, um Proteine in Lipidmembranen einzubauen. Dadurch kann auf einfache Weise die Komplexität von zellfreien Systemen erhöht werden, was den Bau hierarchischer Systeme vereinfacht."
Fracasso, G., Körner, Y., Gonzales, D. T. T., & Dora Tang, T.-Y. (2019). In vitro gene expression and detergent-free reconstitution of active proteorhodopsin in lipid vesicles
. Experimental Biology and Medicine, 244(4), 314–322. doi.org/10.1177/1535370218820290