Искусственные клетки, которые двигаются как живые

Исследователи из Университета штата Пенсильвания усовершенствовали метод создания протоклеток — искусственных клеток, которые активны, биосовместимы, обладают ферментативной активностью и, что самое важное, самостоятельно двигаются, имитируя живые клетки.

Живые клетки сложно выращивать в лаборатории, а существующие синтетические аналоги имеют ограничения, поскольку им не хватает ключевых характеристик реальных клеток, таких как подвижность. Новая разработка позволяет создавать упрощенные искусственные клетки, которые не размножаются и не мутируют, но активно движутся, что помогает изучать плохо понятые механизмы клеточного движения, особенно роль ферментов.

Ключевая особенность: В отличие от предыдущих попыток (ферменты внутри полимерных везикул или на поверхности твердых частиц), протоклетки команды имеют высокое биологическое сходство. Их мембрана состоит из природного липида фосфатидилхолина, а ферменты ATPase встроены непосредственно в эту мембрану. Эти ферменты обеспечивают движение, преобразуя ATP (аденозинтрифосфат) в ADP (аденозиндифосфат).

Неожиданное открытие: В ходе экспериментов, опубликованных в Nano Letters (онлайн в августе 2019, в печати 11 сентября 2019), выяснилось, что движение протоклеток значительно замедлялось не только при низкой, но и при высокой концентрации ATP. Исследователи пришли к выводу, что высокая концентрация продукта реакции — ADP — может связываться с ATPase и подавлять активность субстрата ATP, подобно тому, как нажатие на педаль газа вдруг тормозит автомобиль.

Значение и перспективы: Эта работа дает исследователям инструмент для изучения фундаментальных механизмов клеточного движения и активной динамики мембран. Понимание взаимосвязи структуры и функции ферментов в этом процессе откроет путь к потенциальным in vivo применениям, таким как медицинская диагностика и лабораторный анализ.