Репродуктивный геном из лаборатории
Учёные из Института биохимии Макса Планка в Мартинсриде создали искусственную систему, способную одновременно реплицировать собственную ДНК и синтезировать белки, что является ключевым шагом к созданию самовоспроизводящихся систем, имитирующих жизнь.
Суть исследования
Исследователи использовали "bottom-up" подход (сборка из неживых компонентов) для создания in vitro системы, которая может:
- Синтезировать белки (включая ДНК-полимеразы) на основе искусственного генома.
- Реплицировать длинные сегменты ДНК с помощью этих синтезированных полимераз.
Ключевые достижения
- Модульный искусственный геном: Собран из 11 кольцевых фрагментов ДНК, что позволяет легко модифицировать его. Самый большой воспроизведённый геном содержал более 116 000 пар оснований, что сопоставимо с геномами простейших клеток.
- Самовоспроизводство компонентов: Система не только копирует ДНК, но и производит собственные факторы трансляции (30 белков из Escherischia coli), необходимые для синтеза белков по ДНК-шаблону.
- Регенерация белков: Масс-спектрометрия показала, что после цикла реакции некоторые факторы трансляции присутствовали в большем количестве, чем было добавлено изначально.
Значение и перспективы
Это первый случай создания системы, где репликация ДНК и синтез белков происходят одновременно in vitro. Система способна самостоятельно регенерировать значительную часть своих молекулярных компонентов.
В будущем учёные планируют:
- Расширить искусственный геном.
- Создать замкнутую систему с оболочкой (в сотрудничестве с MaxSynBio), способную поддерживать жизнедеятельность за счёт питания и утилизации отходов.
- Использовать такую минимальную клетку в биотехнологии для производства натуральных веществ или как платформу для создания более сложных систем, имитирующих жизнь.