Синтетические митохондрии

Биологи сконструировали «двигатель» для искусственной клетки

Сергей Коленов, Хайтек+

Исследователи из Гронингенского университета сделали важный шаг в разработке искусственных клеток. Как сообщает Phys.org, им удалось создать синтетические пузырьки, вырабатывающие АТФ – основную «энергетическую валюту» клетки.

Статья Pols et al. A synthetic metabolic network for physicochemical homeostasis опубликована в журнале Nature Communications – ВМ.

Предыдущие попытки запустить производство этой молекулы «в пробирке» были не очень удачными. Хотя на первых этапах искусственные системы исправно производили АТФ из предложенных компонентов, спустя полчаса реакция достигала равновесия, а выход уменьшался.

Потратив четыре года, нидерландские исследователи создали липидные пузырьки-везикулы, оснащенные транспортным белком. Он перемещал внутрь клетки аргинин, а наружу выпускал орнитин. Превращение одной аминокислоты в другую происходило внутри везикулы под воздействием специальных ферментов. Выделяющаяся в процессе энергия использовалась для синтеза АТФ из АДФ и фосфата.

Орнитин, выброшенный во внешнюю среду, стимулировал дополнительное поглощение аргинина. А выработанная АТФ обеспечивала работу транспортного белка. Кроме того, молекула АТФ позволяла везикуле поддерживать объем и ионную силу.

В экспериментах система поддерживала себя в течение 16 часов. Это долго с учетом того, что некоторые бактерии могут делиться раз в 20 минут. По расчетам авторов, механизм позволит искусственной клетке делиться раз в несколько часов.

Схематическое изображение синтетической метаболической сети в клеточном контейнере с промежуточными соединениями: аргинин (красные квадраты), орнитин (синие круги), цитруллин (оранжевые треугольники), карбамоилфосфат (розовые треугольники) и глицин-бетаин (желтые овалы). NH3 и CO2 не показаны. Рисунок из статьи в Nature Communications – ВМ.

Исследование команды – часть более масштабных усилий нидерландских ученых по созданию автономной искусственной клетки, управляемой синтетической хромосомой. Разные исследовательские группы работают над отдельными ее компонентами, которые затем предстоит собрать в единое целое.

Ученые признают, что от этой цели их отделяет как минимум несколько лет. Тем не менее, искусственную систему производства энергии можно уже сегодня использовать для изучения АТФ-зависимых процессов и мембранного транспорта.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru