Regulating nucleic acid catalysis using active droplets

Abstract Zellen benutzen transiente, membranlose Organellen um biologische Reaktionsnetzwerke zu regulieren. Stressgranula zum Beispiel sind in der Lage, selektiv mRNA einzulagern, um die Proteinexpression im Fall von Hitze oder oxidativem Stress zu regulieren. Modelle welches diese aktive Verhalten nachstellen sind nützlich um die in vivo Regulierung durch Kompartimentierung besser zu verstehen. Hier benutzen wir aktive komplexe Koazervat‐Tröpfchen als Modell für membranlose Organellen, welche die Aktivität einer katalytischen DNA (DNAzym) räumlich und zeitlich kontrollieren können. Beim Eintritt in die Peptid‐RNA‐Tröpfchen entfaltet sich das DNAzym und verliert seine Fähigkeit, einen Nukleinsäurestrang zu spalten. Wir können die DNAzym Aktivität vorübergehend pausieren, indem wir die Tröpfchenbildung mit einem Treibstoff induzieren. Nach dem Verbrauch des Treibstoffs beginnt die Aktivität des DNAzym wieder von selbst. Wir können uns vorstellen, dass dieses System zur Hoch‐ und Herunterregulierung mehrere Reaktionen in einem Netzwerk benutzt werden könnte, was zu einem besseren Verständnis der Komplexität von zellulären Reaktionswegen führen würde. Mit einem Netzwerk, in welchem das DNAzym reziprok die Eigenschaften des Tröpfchens regulieren kann, hätten wir ein vielversprechendes Instrument für die Konstruktion von synthetischen Zellen.