journal article·2022Open access

DNA-assisted selective electrofusion (DASE) of Escherichia coli and giant lipid vesicles

Sho Takamori, Pietro Cicuta, Shoji Takeuchi, Lorenzo Di Michele

Nanoscale· Volume 14· Issue 38

Abstract

Synthetic biology and cellular engineering require chemical and physical alterations, which are typically achieved by fusing target cells with each other or with payload-carrying vectors. On one hand, electrofusion can efficiently induce the merging of biological cells and/or synthetic analogues via the application of intense DC pulses, but it lacks selectivity and often leads to uncontrolled fusion. On the other hand, synthetic DNA-based constructs, inspired by natural fusogenic proteins, have been shown to induce a selective fusion between membranes, albeit with low efficiency. Here we introduce DNA-assisted selective electrofusion (DASE) which relies on membrane-anchored DNA constructs to bring together the objects one seeks to merge, and applying an electric impulse to trigger their fusion. The DASE process combines the efficiency of standard electrofusion and the selectivity of fusogenic nanostructures, as we demonstrate by inducing and characterizing the fusion of spheroplasts derived from Escherichia coli bacteria with cargo-carrying giant lipid vesicles.
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Research context

OpenAlex topics: RNA and protein synthesis mechanisms · Lipid Membrane Structure and Behavior · Bacteriophages and microbial interactions

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Physics, University of Cambridge, JJ Thomson Avenue, Cambridge CB3 0HE, UK

Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, 4-6-1 Komaba, Meguro, Tokyo 153-8505, Japan

Artificial Cell Membrane Systems Group, Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology, 3-2-1 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki, Kanagawa 213-0012, Japan

Department of Mechano-Informatics, Graduate School of Information Science and Technology, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo, Tokyo 113-8654, Japan

International Research Center for Neurointelligence (IRCN), The University of Tokyo Institutes for Advanced Study (UTIAS), The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo, Tokyo 113-8654, Japan

Department of Chemistry, Imperial College London, London W12 0BZ, UK

fabriCELL, Imperial College London, London W12 0BZ, UK

Funding

University of Cambridge · Royal Society · H2020 European Research Council · Cabinet Office, Government of Japan · Japan Science and Technology Agency

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