Onderzoekers publiceerden in Nature Communications een studie waarin ze de calciumpulse-strategie van ciliaten toepasten op kunstmatige eiwitnetwerken. Het team, geleid vanuit een bio-geïnspireerd engineeringlab, produceerde en zuiverde Tetrahymena thermophila calcium-bindend eiwit 2 (Tcb2). In vitro vormt Tcb2 een vezelig netwerk dat samentrekt wanneer calcium vrijkomt.
Om de plaats en het tijdstip van calciumvrijgave te regelen, gebruikte het team een lichtgevoelige calciumchelator, een zogenoemd 'cage'-molecuul dat calcium vasthoudt totdat het door licht wordt geknipt. Door specifieke lichtpatronen te projecteren — bijvoorbeeld sterren en cirkels — bouwde het netwerk zich op en trok het samen in overeenkomstige vormen. Met gepulseerde belichting kon het systeem herhaaldelijk samentrekken, gedurende ongeveer 150 cycli, met samentreksnelheden van ongeveer 0.4 micrometer per seconde. De onderzoekers toonden ook aan dat het netwerk microscopische deeltjes kan verplaatsen, wat een belangrijke stap is richting bestuurbare actuatie voor synthetische-celachtige transportsystemen.
Het team bouwde een computermodel en gebruikte simulaties en reinforcement learning om lichtpatronen te leren die het netwerk laten duwen of trekken. De onderzoekers benadrukten dat het ciliate-ontwerp ATP gebruikt om calciumvoorraden op te laden en die later vrij te geven, en noemden een controleerbare krachtsgenerator een ontbrekend onderdeel voor veel synthetische-celconcepten. De studie werd deels gefinancierd door de National Science Foundation; meningen en conclusies zijn die van de auteurs.
Moeilijke woorden
- eiwitnetwerk — verbonden eiwitten die samen een structuur vormeneiwitnetwerken
- samentrekken — korter worden of inkrimpen door bewegingsamentrekt
- calciumchelator — molecuul dat calciumionen tijdelijk bindt
- lichtgevoelig — dat reageert op licht en daardoor bestuurbaar islichtgevoelige
- belichting — richting en hoeveelheid licht op een plaats
- actuatie — kracht of beweging veroorzaken in een systeem
- simulatie — computerberekening die gedrag van een systeem nabootstsimulaties
- ATP — molecuul dat cellen van energie voorziet
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke mogelijke toepassingen zie je voor kunstmatige eiwitnetwerken die door licht bestuurd kunnen worden?
- Welke technische of praktische uitdagingen verwacht je bij het bouwen van synthetische-celachtige transportsystemen op grotere schaal?
- Hoe belangrijk vind je het dat onderzoekers controleerbare krachtsgeneratoren ontwikkelen voor synthetische cellen, en waarom?
Gerelateerde artikelen
Ecuador herstart Hacks Hackers tegen verkiezingsdesinformatie
Een groep in Ecuador bracht de lokale tak van Hacks Hackers terug om met technologie verkiezingsgerelateerde desinformatie te bestrijden. Ze organiseerden een conferentie (February 19) en een hackathon (February 22 and 23); winnaars kregen prijzen en mentoring.
Boeren in Malawi testen organische mest van vlieg en rijstschillen
Onderzoekers en boeren in Mzimba maken een goedkope organische meststof van frass (vliegpoep), biochar van rijstschillen en koffiedik. Boeren die meedoen zien gezondere bananenplanten en verwachten lagere kosten en meer opbrengst.
Virtueel Science Journalism Forum en lessen uit de pandemie
Het Science Journalism Forum (30 August—2 September) is dit jaar volledig virtueel en brengt wetenschapsjournalisten samen. Deborah Blum geeft een keynote over lessen uit de COVID-19-pandemie en er is extra aandacht voor ontwikkelingslanden.
Onderzoekers: AI-bias komt door te simpele modellen
Onderzoekers van de University of Texas at Austin bestudeerden problematische AI-algoritmen. Zij vinden dat bias vaak ontstaat omdat modellen de complexe werkelijkheid niet goed vastleggen. Ze noemen drie belangrijke factoren en geven concrete voorbeelden.
