Искусственные клетки помогли изучить влияние молекулярной скученности на экспрессию генов

Ученые из Университета Карнеги-Меллон создали искусственную клеточную систему, чтобы изучить влияние молекулярной скученности — плотной упаковки белков и других макромолекул внутри живой клетки. Они обнаружили, что тесные условия способствуют процессу экспрессии генов, особенно в неидеальной среде.

Ключевые результаты исследования

• В плотной среде, имитирующей клеточную скученность, связывание между молекулами усиливается.
• Генная транскрипция в таких условиях становится менее чувствительной к изменениям окружающей среды (например, к колебаниям концентрации магния, аммония и спермидина).
• В менее плотных средах те же изменения вызывали более сильные нарушения в экспрессии генов.

Значение для науки

• Результаты, опубликованные в Nature Nanotechnology, могут объяснить, почему молекулярная скученность сохранилась в ходе эволюции.
• Это понимание критически важно для синтетической биологии. Чтобы искусственные генетические цепи функционировали, как в реальных клетках, биоинженерам необходимо встраивать эффект скученности в искусственные клетки.
• Такие системы перспективны для создания искусственных клеток, применяемых в доставке лекарств, производстве биотоплива и биосенсорах.

Методология

Исследователи использовали молекулярные компоненты бактериофага T7 (вируса, поражающего бактерии) для создания искусственной системы. Чтобы имитировать разную степень скученности, они применяли различные количества инертных полимеров.

«Искусственные клеточные системы обладают огромным потенциалом. Наши результаты показывают, как ученые могут использовать рабочие механизмы природных клеток для контроля над синтетическими системами», — отметил руководитель исследования Чеменг Тан.