Впечатляющий шаг к созданию искусственных живых систем

Впечатляющий шаг к созданию искусственных живых систем, - биологи из Университета Миннесоты объявили, что создали синтетическую клетку «снизу вверх», собрав ее как конструктор из собственноручно изготовленных неживых деталей.

Предыдущий шаг был сделан Крейгом Вентером, - он создавал способные к жизни и размножению бактерии, ДНК которых синтезировала машина. Эти ДНК пересаживали в живые клетки с удаленной собственной ДНК, но со всеми мембранами, рибосомами, ферментами и прочим хозяйством. Вентер практиковал подход "сверху вниз", когда берут существующую жизнь и постепенно заменяют или упрощают ее. Позже его команда создала микроба с минимальным геномом, удаляя гены один за другим, и изучая последствия. Искусственный микроб содержал всего 473 гена, при этом оставался жизнеспособным и мог делиться. Без любого из этих генов бактерия погибала, - хотя назначение трети из них ученым не известно. Создать – еще не значит понять.

А сейчас биологи из Университета Миннесоты вообще не брали готовую бактерию, а по-отдельности приготовили липидную мембрану, очищенные ферменты, синтетическую ДНК и прочие необходимые компоненты, - и собрали из них клетку. Система содержит 36 очищенных ферментов и геном длиной 90 000 пар оснований, распределенный по девяти отдельным кольцевым молекулам ДНК. Каждая из них кодирует определенные функции. Такая модульная архитектура позволяет независимо модифицировать отдельные функции. Эти клетки способны расти, реплицировать свой геном, делиться.

Назвали синтетическую клетку SpudCell — Клетка-картошка. Вот как объясняет название создательница искусственного организма, профессор Кейт Адамала: «Мы сначала называли ее Potato Cell. Это отсылка к моему происхождению, - я полька, и в основном сделана из картошки. Потом название сократили до SpudCell, - чтобы вызвать ассоциацию со Sputnik и началом космической эры. Ведь это начало новой технологической эры".

Но клетка-картошка пока остается сильно зависимой от человека, - все-таки это еще не полноценное живое существо. Она не умеет сама делать рибосомы и получает многие компоненты извне, готовенькими (впрочем, раз таки получает, чем не организм-симбионт?). Микрокартоха растет, сливаясь с небольшими «питательными липосомами», которые доставляют липиды для роста мембраны, питательные вещества, рибосомы (вот их все-таки получают пока из бактерий E. Coli), ферменты и всякие ценные небольшие молекулы. Слияние происходит, когда белок, который SpudCell производит из собственной ДНК, прикрепляется к мембране питательной липосомы, при этом ДНК крошки-картошки сама контролирует, может ли она питаться, как быстро она растет и какого размера становится.

Естественные клетки производят собственные питательные вещества посредством метаболизма, для которого требуются сотни генов, кодирующих метаболические ферменты. Поскольку большая часть обмена веществ вынесена наружу, SpudCell может обходиться значительно меньшим собственным геномом. Геном крохи-картохи - размером 90 кб.

Естественные клетки делятся, используя внутренний каркас, - цитоскелет. Создание функционального цитоскелета с нуля было серьезным препятствием в исследованиях синтетических клеток, поскольку для этого требуется координированная работа десятков белков. SpudCell полностью обходит эту проблему, - у нее белки скапливаются на поверхности мембраны до тех пор, пока механическое напряжение не вызовет ее разрыв и деление.

В общем, система не совершенна, но знаменует важный переход от подражания природе к инженерии живых систем, настоящему дизайну микроорганизмов. Когда они станут более автономными, их можно будет проектировать под конкретные задачи, - производство лекарств, синтез новых материалов, фиксацию углерода, производство топлива, биосенсоры и всевозможные симбионты.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: