Aktinmyosin-gesteuerte Teilung einer synthetischen Zelle

Eine der großen Herausforderungen der Bottom-up-synthetischen Biologie besteht darin, eine minimale Zellteilungstechnik neu aufzubauen. Aus der Rekonstitution heraus betrachtet ist der Zellteilungsapparat von Tierzellen mechanisch am einfachsten und daher attraktiv für den Wiederaufbau. Ein aktinbasierter Ring erzeugt kontraktile Kraft, um die Membran zu verengen. Im Gegensatz dazu haben Mikroben und Pflanzenzellen eine Zellwand, sodass die Teilung eine koordinierte Membrankontraktion und Synthese der Zellwand erfordert. Darüber hinaus hilft die Rekonstitution der Aktinteilungsmaschinerie, die physikalischen und molekularen Mechanismen der Zytokinese in Tierzellen und damit in unseren eigenen Zellen zu verstehen. In diesem Review beschreiben wir den Stand der Technik der Forschung zur Rekonstitution minimaler aktinvermittelter zytokinetischer Maschinen. Basierend auf den konzeptuellen Anforderungen, die wir aus der Physik der Formveränderungen gewonnen haben, die an der Zellteilung beteiligt sind, schlagen wir zwei Hauptwege vor, um ein minimales Aktinapparat zu bauen, das zur Teilung fähig ist. Wichtig ist, dass wir sowohl die passive als auch die aktive Rolle anerkennen, die die einschränkende Lipidmembran bei der synthetischen Zytokinese spielen kann. Wir schließen dieses Review, indem wir die dringendsten Herausforderungen für zukünftige Rekonstitutionsarbeiten identifizieren und damit einen Fahrplan für den Bau einer synthetischen Zelle mit einer minimalen Aktin-Teilungsmaschinerie entwerfen.