생물과 무생물의 결합에서 높은 조직 복잡성과 다양한 기능을 가진 인공 세포의 자발적인 상향식 구조를 개선하는 것은 여전히 문제입니다. 이 문제를 해결하기 위해 브리스톨 대학이 이끄는 과학자들은 합성 세포, 살아있는 박테리아로 채워진 점성 미세 방울을 미세한 건물 부지로 사용하는 프로토 셀로 알려져 있습니다.
실제 기능을 모방하는 이러한 고급 합성 세포를 만들기 위해 과학자들은 박테리아의 잠재력을 이용했습니다. 그들은 빈 물방울을 두 가지 유형의 박테리아에 노출시켰습니다. 한 개체군은 물방울 안에 자발적으로 포획되었고 다른 개체군은 물방울 표면에 갇혔습니다.
그런 다음 두 가지 유형의 박테리아를 모두 파괴했습니다. 그것은 수천 개의 생물학적 분자, 부품 및 기계를 포함하는 막으로 코팅된 세균 발생 원세포를 생성하기 위해 액적 내부 또는 표면에 갇혀 있는 세포 구성 요소의 방출을 유발합니다.
원세포가 생성될 수 있다는 사실 RNA 및 시험관내 유전자 발현에 의한 단백질 및 당분해를 통한 에너지가 풍부한 분자(ATP)는 유전된 박테리아 성분이 합성 세포에서 지속됨을 시사하였다.
이 기술의 능력을 테스트하기 위해 과학자들은 일련의 화학적 단계를 사용하여 박테리아를 생성하는 원세포를 구조적으로나 형태적으로 개조했습니다. 물방울의 내부는 세포골격과 같은 단백질 필라멘트 네트워크와 막에 결합된 수포로 채워져 있습니다. 방출된 세균 DNA 핵과 유사한 단일 구조로 압축되었습니다.
다음으로, 과학자들은 살아 있는 박테리아를 원형 세포에 이식하여 자가 지속 가능한 ATP 생산과 해당 작용, 유전자 발현 및 세포골격 조립을 위한 장기 에너지화를 생성했습니다. 흥미롭게도, 원시 구조는 국소적인 박테리아 성장 및 대사로 인해 아메바와 유사한 외관을 발달시켜 통합된 실물과 같은 특징을 가진 세포 바이오닉 시스템을 생성했습니다.
교신 저자인 Stephen Mann 교수는 다음과 같이 말했습니다. “합성 세포에서 높은 조직 및 기능적 복잡성을 달성하는 것은 특히 평형에 가까운 조건에서 어렵습니다. 바라건대, 우리의 현재 박테리오제닉 접근 방식은 현재 원형 세포 모델의 복잡성을 증가시키고 무수한 생물학적 구성 요소의 통합을 촉진하며 활성화된 세포 모방 시스템의 개발을 가능하게 하는 데 도움이 될 것입니다.”
제XNUMX저자 Dr. Can Xu, University of Bristol의 연구원, 추가: “우리의 생체 재료 조립 방식은 공생 생체/합성 세포 구조의 상향식 구조를 위한 기회를 제공합니다. 예를 들어, 조작된 박테리아를 사용하여 합성 생물학, 생물제조 및 생명공학 일반의 진단 및 치료 분야 개발을 위한 복잡한 모듈을 제작하는 것이 가능해야 합니다.”
저널 참조 :
- Xu, C., Martin, N., Li, M. 외. 세균 발생 원세포의 생체 물질 집합체. 자연 (2022). DOI : 10.1038 / s41586-022-05223-w
