Клетка на чипе раскрывает поведение белков

Упрощённая версия искусственной клетки производит функциональные белки и даже сортирует их.

Исследователи из Института Вейцмана сделали значительный шаг к созданию искусственной клетки, создав двумерную клеткоподобную систему на стеклянном чипе. Система, состоящая из базовых биологических молекул (ДНК, РНК, белки), выполняла одну из центральных функций живой клетки — экспрессию генов.

Как работает система

• Чипы толщиной всего 8 нанометров покрываются светочувствительным веществом.
• Сфокусированные ультрафиолетовые лучи позволяют прикрепить биологические молекулы к облучённым участкам.
• На одном участке чипа размещались молекулы ДНК, кодирующие белок с зелёным флуоресцентным маркером.
• На соседнем участке размещались антитела, "ловящие" окрашенные белки.
• Под флуоресцентным микроскопом область с антителами светилась ярко-зелёным, подтверждая успешную цепочку: ДНК → РНК → зелёный флуоресцентный белок → захват антителами.

Создание сложных структур

Учёные проверили, может ли система воспроизводить сложные структурные сборки природных белков. К чипу присоединили вирусный ген, кодирующий белок, способный к самосборке в нанотрубку. С помощью электронной микроскопии наблюдали "лес" из миниатюрных трубок, растущих из области с антителами.

Сортировка нескольких белков

Исследователи добились одновременного производства и захвата нескольких белков, ограничив каждый белковый продукт областью его гена на чипе. Когда к чипу с ДНК для зелёного белка добавили раствор с геном для красного белка, получилось градиентное пространственное разделение: антитела ближе к генам зелёного белка имели его максимальную концентрацию, а концентрация красного белка возрастала по мере удаления.

Профессор Рой Бар-Зив: "Мы показали, что можно построить белковую "производственную линию" вне клетки и использовать её для наблюдения за спектром белковой активности".

В будущем такая система может лечь в основу технологий для создания сложных активных белковых структур по запросу.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.