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Nat Commun:合成生物学大突破,人类有望创造“人造细胞”?

来源:本站原创 2019-09-19 23:53

2019年9月19日 讯/生物谷BIOON/ --在最近一项研究中,来自格罗宁根大学的科学家们成功构建出了合成囊泡。囊泡使用ATP来维持其体积和离子强度稳态。这一合成囊泡的成功为最终合成真正的细胞提供了阶段性的指导的,此外,囊泡本身也可以用于研究ATP依赖性的细胞过程。

相关结果发表在最近的《Nature Communications》杂志上。

格罗宁根大学生物化学教授Bert Poolman解释说,他们的目标是自下而上建造一个能够自我维持并能够生长和分裂的合成细胞。


(图片来源:Www.pixabay.com)

所有活细胞都产生ATP作为能量载体,但在试管中实现ATP的可持续生产不是一项小任务。'在已知的合成系统中,反应的所有组分都包括在囊泡内。然而,大约半小时后,反应达到平衡,ATP产量下降,“Poolman解释说。“我们希望我们的系统能够在生命系统中一样,持续不断地运作下去。”

通过多年的努力,作者向脂质囊泡装配了转运蛋白,在囊泡内,存在将精氨酸分解成鸟氨酸的酶,因此可以通过导入底物精氨酸输出产物鸟氨酸。该反应提供的自由能用于ATP的合成。产生的铵和二氧化碳等废物则能够通过膜扩散出去。“囊泡内部产生的鸟氨酸的输出能够进一步驱使外源精氨酸的进入,只要囊泡中含有精氨酸,就能保持系统的运行,”Poolman解释道。

为了创建不平衡系统,作者设计了ATP用于维持囊泡内的离子强度。如果ATP浓度变得太高,它会激活相应的转运蛋白,外源物质的进入会导致细胞体积增大并因此降低了离子强度。'转运蛋白由ATP提供动力,因此我们设计在在囊泡内自主地生产和使用ATP。

实验表明,该系统能够顺利运行16个小时。“目前的系统应该足够用于合成每隔几个小时分裂一次的人造细胞。”Poolman说。

目前的系统仍然基于生化组件。对此,Poolman正在努力收集系统使用的酶所需的相关基因,并将它们整合到人工染色体中。最终的合成细胞应包含所有这些DNA模块,并像活细胞一样能够自主分裂。(生物谷Bioon.com)

资讯出处: Scientists construct energy production unit for a synthetic cell

原始出处:Tjeerd Pols, Hendrik R. Sikkema, Bauke F. Gaastra, Jacopo Frallicciardi, Wojciech M. Śmigiel, Shubham Singh, Bert Poolman. A synthetic metabolic network for physicochemical homeostasis. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-12287-2
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