На зв’язку живої та неживої матерії все ще є проблемою вдосконалення спонтанної конструкції штучних клітин із високою організаційною складністю та різноманітними функціями. Щоб вирішити цю проблему, вчені під керівництвом Брістольського університету створили синтетичні клітини, відомих як протоклітин, використовуючи в’язкі мікрокраплі, наповнені живими бактеріями, як мікроскопічний будівельний майданчик.
Щоб побудувати ці передові синтетичні клітини, які імітують реальну функціональність, вчені використали потенціал бактерій. Вони піддали порожні краплі двом типам бактерій: одна популяція спонтанно потрапила в краплі, а інша потрапила на поверхню краплі.
Потім вони знищили обидва види бактерій. Це спричиняє вивільнення клітинних компонентів, які залишаються в пастці всередині або на поверхні крапель, утворюючи вкриті мембраною бактеріогенні протоклітки, що містять тисячі біологічних молекул, частин і механізмів.
Те, що протоклітини могли генерувати РНК і білки за допомогою експресії генів in vitro та енергоємних молекул (АТФ) через гліколіз припускають, що успадковані бактеріальні компоненти зберігаються в синтетичних клітинах.
Щоб перевірити здатність цієї методики, вчені використали серію хімічних етапів для структурної та морфологічної реконструкції бактеріогенних протоклітин. Внутрішня частина краплі була заповнена схожою на цитоскелет мережею білкових ниток і мембранними водяними вакуолями. Виділена бактерія ДНК був стиснутий в єдину структуру, схожу на ядро.
Далі вчені імплантували живі бактерії в протоклітини для генерації самостійного виробництва АТФ і тривалої енергетики для гліколізу, експресії генів і складання цитоскелета. Цікаво, що протоживі конструкції отримали зовнішній вигляд, схожий на амебу, завдяки локальному бактеріальному росту та метаболізму, створюючи клітинну біонічну систему з інтегрованими реалістичними властивостями.
Автор-кореспондент професор Стівен Манн сказав: «Досягти високої організаційної та функціональної складності в синтетичних клітинах важко, особливо в умовах, близьких до рівноважних. Сподіваємось, наш поточний бактеріогенний підхід допоможе збільшити складність поточних протоклітинних моделей, полегшить інтеграцію безлічі біологічних компонентів і дозволить розробити енергійні цитоміметичні системи».
Перший автор доктор Кан Сюй, науковий співробітник Брістольського університету, доданий: «Наш підхід до збірки живого матеріалу дає можливість для створення симбіотичних живих/синтетичних клітинних конструкцій «знизу вгору». Наприклад, використовуючи сконструйовані бактерії, можна буде виготовити складні модулі для розробки в діагностичних і терапевтичних областях синтетичної біології, біовиробництва та біотехнології в цілому».
Довідка з журналу:
- Xu, C., Martin, N., Li, M. та ін. Збірка живого матеріалу бактеріогенних протоклітин. природа (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-05223-w
