Учёные создали «живые» синтетические клетки, собирая бактерии для изготовления деталей
Исследователи Бристольского университета в Великобритании сделали большой шаг вперед в области синтетической биологии, разработав систему, которая выполняет несколько ключевых функций живой клетки, включая генерирование энергии и экспрессию генов. Об этом сообщает портал ScienceAlert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Ученые из Бристольского университета смогли сконструировать искусственную клетку, которая оказалась способной трансформироваться из сферической формы в более естественную – амебоподобную форму – в течение первых 48 часов «жизни». Сам этот факт указывает на то, что протоцитоскелетные филаменты (белковые волокна в цитоплазме большинства клеток высших эукариот) в такой клетке проработали в достаточно длительном масштабе времени.
Следует учитывать, что даже самые простые природные организмы полагаются на бесчисленные биохимические операции, включая весьма сложные механизмы для роста и размножения, и это – основная причина, которая препятствует созданию искусственных структур, близких к тому, что можно было бы счесть «живым».
Пока что ученые сосредоточились на том, чтобы заставить искусственные клетки выполнять лишь какую-либо одну функцию, такую как экспрессия генов, катализ ферментов или активность рибозимов. Если со временем удастся раскрыть секрет индивидуального создания и программирования искусственных клеток, способных более точно имитировать «живые», это может открыть множество возможностей во всем, от производства до медицины.
В качестве более близкой альтернативы исследователи также ищут способы сократить существующие ячейки до фрагментов, которые затем можно реконструировать во что-то относительно новое. По такому пути пошли ученые в Бристоле.
Они использовали две бактериальные колонии – Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa -в качестве источника отдельных элементов. Две этих бактерии были смешаны с пустыми микрокаплями в вязкой жидкости. Одна популяция была захвачена внутри капель, а другая оставалась на поверхности.
Затем ученые вскрыли мембраны бактерий, погрузив колонии в лизоцим (фермент) и мелиттин (полипептид, получаемый из пчелиного яда). Бактерии выплеснули свое содержимое, которое было захвачено каплями, для создания покрытых мембраной протоклеток.
В конечном итоге ученые смогли продемонстрировать, что полученные данным способом клетки способны к сложной обработке, такой как производство молекулы хранения энергии АТФ (это нуклеозидтрифосфат – важный универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах) посредством гликолиза, а также транскрипция и трансляция генов.
«Наш подход к сборке живого материала дает возможность создавать симбиотические живые/синтетические клеточные конструкции от простых к более сложным. Например, с помощью сконструированных бактерий можно будет производить сложные модули для разработки в диагностических и терапевтических областях синтетической биологии, а также в биопроизводстве и биотехнологии в целом», – отметил первый автор исследования, химик Цань Сюй.
В будущем этот вид технологии синтетических клеток можно будет использовать для улучшения производства этанола для биотоплива и пищевой промышленности. В сочетании со знаниями, основанными на продвинутых моделях базовой биологии, открывается возможность смешивать и сопоставлять одни структуры, полностью переделывая другие для разработки совершенно новых систем.
В частности, подобные искусственные клетки таким способом можно запрограммировать на фотосинтез (по образцу наиболее эффективных в этом плане микроорганизмов) или на выработку энергии из химических веществ, как это делают сульфатредуцирующие бактерии.
The post Учёные создали «живые» синтетические клетки, собирая бактерии для изготовления деталей appeared first on discover24.ru.