Все новости

Ученые создали первую "энергостанцию" для синтетических клеток

Она может непрерывно работать в течение 16 часов
Схематическое изображение синтетической метаболической сети для физико-химического гомеостаза Nature Communications/CC BY 4.0
Описание
Схематическое изображение синтетической метаболической сети для физико-химического гомеостаза
© Nature Communications/CC BY 4.0

МОСКВА, 18 сентября. /ТАСС/. Молекулярные биологи из Нидерландов создали первый искусственный компонент клетки, способный производить молекулы АТФ, главную "энерговалюту" всех живых существ. Это открытие стало очередным важным шагом на пути создания полностью синтетических организмов, говорится в статье, которую опубликовал научный журнал Nature Communications.

"Наша конечная цель - постепенно собрать синтетическую клетку, которая сможет самостоятельно поддерживать свою жизнь, расти и делиться. Конечно, мы ее достигнем далеко не сегодня или завтра, однако уже сейчас нашу систему можно применять для изучения мембран и различных процессов в организме, связанных с АТФ", - отметил один из авторов исследования, Берт Пулмэн из Гронингенского университета (Нидерланды).

Создание рукотворного химического и биологического аналога живой клетки остается главной мечтой молекулярных биологов и химиков уже более ста лет. В идеале, такой организм будет полностью идентичен по своему устройству ныне существующим микробам или даже многоклеточным существами. Соответственно, его создание даст ученым абсолютную свободу в манипулировании свойствами подобной "синтетической жизни".

Первые шаги в этом направлении уже были сделаны. В 2010 году известный американский биолог и бизнесмен Крэйг Вентер заявил, что в его лаборатория была создана так называемая "синтия" - первый искусственный микроб, рукотворная копия бактерии из рода Mycoplasma. Многие ученые отказались считать детище Вентера полноценным представителем синтетической жизни, так как американские биологи создали не всю клетку целиком, а лишь ее хромосому. Она была вставлена внутрь цитоплазмы другого микроба, чья ДНК была предварительно удалена.

Пулмэн и его команда, а также другие группы биологов, движутся к этой цели по иному пути - они не пытаются собрать всю клетку целиком, а создают отдельные ее компоненты. В частности, за последние годы биохимики уже создали несколько материалов, подходящих на роль "каркаса" для оболочек и мембран синтетических живых клеток, а также начали работу над созданием молекул ферментов, которые могут считывать ДНК или копировать самих себя, а также исполнять жизненно важные функции.

Фабрика жизни

Недавно им удалось создать первый полноценный синтетический аналог самой важной части любой живой клетки, который использует энергию, запасенную в глюкозе и других питательных веществах, для производства молекул АТФ. Это вещество играет роль главного "транспортировщика" энергии, доставляя ее во все остальные компоненты клетки и ускоряя все реакции внутри нее. Без молекул АТФ не может существовать ни одна бактерия, растение или многоклеточное животное.

В прошлом, как объясняет Пулмэн, ученые уже пытались создать копии этой системы, однако у всех из них был один неисправимый недостаток - реакции со временем затухали, и новые молекулы АТФ переставали производиться.

Нидерландские ученые предположили, что эти проблемы были связаны с тем, что их предшественники пытались создать подобную систему внутри структур, полностью обособленных от внешнего мира, где со временем устанавливалось химическое равновесие. Они справились с этим недостатком, создав частично открытый пузырек из жировой мембраны, который всегда находился в состоянии неравновесия.

"Эта "энергостанция" может беспрерывно работать на протяжении как минимум 16 часов. Это очень долго - многие микробы делятся каждые 20 минут. Поэтому можно сказать, что наша система уже сейчас вполне подойдет для синтетических клеток, которые будут делиться каждые несколько часов", - пояснил ученый.

Сейчас ее собирают сами биологи - фактически, в "ручном" режиме. В ближайшем будущем, как надеется Пулмэн, его команда создаст набор генов, который позволит будущим синтетическим клеткам самостоятельно производить копии подобных "энергостанций", совершенствовать их и передавать потомкам.