Ученые создают модули для синтетической клетки

Ученые из консорциума BaSyc (Building a Synthetic Cell) работают над созданием упрощенных искусственных версий биологических систем, которые можно использовать как компоненты для синтетической клетки. Профессор биохимии Берт Пулман опубликовал две работы, описывающие ключевые модули.

Искусственные энергетические фабрики

Вместо сотен компонентов митохондрий система для преобразования энергии использует всего пять. Их поместили внутрь везикул — крошечных мешочков, похожих на клетки. Эти везикулы могут поглощать из окружающей жидкости АДФ и аминокислоту аргинин. Аргинин «сжигается» (дезаминируется), что дает энергию для производства АТФ, который затем секретируется из везикулы.

«Упрощение имеет свою цену: мы можем использовать только аргинин в качестве источника энергии, в то время как клетки используют все виды разных молекул, таких как аминокислоты, жиры и сахара», — объясняет Пулман.

Затем была создана вторая везикула, способная поглощать секретированный АТФ и использовать его для энергозатратной реакции. Энергия высвобождается при превращении АТФ обратно в АДФ, который затем секретируется и может быть поглощен первой везикулой, замыкая цикл.

Искусственная система накопления

Второй модуль — это везикула, в которой химический процесс заставляет внутреннюю часть накапливать отрицательный заряд, создавая электрический потенциал. Этот потенциал используется для связи движения заряда с накоплением питательных веществ внутри везикулы, что осуществляется транспортерами.

Эти белки в мембране везикулы работают подобно водяному колесу: положительно заряженные протоны «протекают» через него снаружи в отрицательно заряженную внутреннюю часть. Этот поток приводит в действие транспортер, который в данном случае импортирует молекулу сахара — лактозу.

По запросу рецензента к системе добавили еще три фермента, которые окисляли сахар и позволяли производить кофермент NADH. «Эта молекула-помощник играет важную роль в правильном функционировании всех клеток», — говорит Пулман.

Следующие шаги

Следующая цель — добавить созданные системы производства метаболической энергии к системе деления синтетической клетки, разработанной коллегами.

Программа BaSyc подходит к завершению, но уже обеспечено финансирование нового проекта — EVOLF. Он рассчитан на 10 лет и направлен на то, чтобы выяснить, сколько еще неживых модулей могут объединиться и создать живые клетки.

«В конечном итоге это даст нам чертеж жизни, которого в настоящее время не хватает в биологии. Это может привести к различным применениям, а также поможет нам лучше понять, что такое жизнь», — заключает Пулман.