生物と無生物の関係において、高度な組織的複雑性と多様な機能を持つ人工細胞の自発的なボトムアップ構築の改善は、依然として問題です。 この課題に対処するために、ブリストル大学が率いる科学者たちは 合成細胞、プロトセルとして知られ、生きたバクテリアで満たされた粘性の微小液滴を微視的な構築サイトとして使用します。
実際の機能を模倣するこれらの高度な合成細胞を構築するために、科学者はバクテリアの可能性を利用してきました。 彼らは、空の液滴を XNUMX 種類のバクテリアにさらしました。一方の集団は自発的に液滴内に捕捉され、もう一方の集団は液滴の表面に捕捉されました。
次に、両方のタイプのバクテリアを破壊しました。 それは、液滴の内部または表面に閉じ込められたままの細胞成分の放出を引き起こし、何千もの生体分子、部品、および機械を含む膜でコーティングされた細菌原始細胞を生成します。
プロトセルが生成できるという事実 RNAを in vitro 遺伝子発現によるタンパク質と解糖系による高エネルギー分子 (ATP) は、継承された細菌成分が合成細胞で持続することを示唆しました。
この技術の能力をテストするために、科学者は一連の化学的ステップを使用して、細菌原始細胞を構造的および形態学的に改造しました。 液滴の内部は、タンパク質フィラメントと膜結合水胞の細胞骨格様ネットワークで満たされていました。 放出された細菌 DNA 核に似た単一の構造に圧縮されました。
次に、科学者は生きたバクテリアをプロトセルに移植して、自立可能な ATP 産生と、解糖、遺伝子発現、および細胞骨格アセンブリのための長期的な活性化を生成しました。 興味深いことに、プロトリビング構造は、局所的なバクテリアの増殖と代謝により、アメーバに似た外観を発達させ、生きているような機能が統合された細胞バイオニックシステムを作り出しました。
代表著者のスティーブン・マン教授は次のように述べています。 「合成細胞で高い組織的および機能的複雑さを達成することは、特に平衡に近い条件下では困難です。 私たちの現在の細菌形成アプローチが、現在の原細胞モデルの複雑さを増し、無数の生物学的構成要素の統合を促進し、活性化された細胞模倣システムの開発を可能にするのに役立つことを願っています。」
ブリストル大学のリサーチ アソシエイトである筆頭著者の Can Xu 博士は、 追加されました: 「私たちの生体材料の組み立てアプローチは、共生生体/合成細胞構築物のボトムアップ構築の機会を提供します。 たとえば、操作されたバクテリアを使用して、合成生物学、バイオ製造、およびバイオテクノロジー全般の診断および治療分野で開発するための複雑なモジュールを製造することが可能になるはずです。」
ジャーナルリファレンス：
- Xu、C.、Martin、N.、Li、M.ら。 細菌原始細胞の生きた材料の集合。 自然 （2022）。 DOI： 10.1038 / s41586-022-05223-w
