Команда из Университета Миннесоты под руководством Кейт Адамала объявила о создании SpudCell — липосомы с минимальным набором генов и базовыми механизмами размножения.
SpudCell представляет собой микрокаплю, окруженную липидной оболочкой. Клета содержит набор реагентов и компактный компактный геном - всего 36 генов. По объему генетической информации она в десятки раз меньше обычной бактерии. Клетка способна расти за счет поглощения питательных веществ через специальные рецепторы на поверхности. Эти рецепторы служат точками стыковки -межклеточной коммуникации и внутриклеточного транспорта - для везикул, переносящих ферменты и молекулы, необходимые для синтеза белков.
 Ученые из США создали SpudCell — первую синтетическую клетку, способную расти, реплицировать геном и делиться. Искусственная липосома - микроскопическая сферическая капсула окруженная жировой оболчкой - с минимальным набором генов демонстрирует основные характеристики живой системы и открывает путь к новому уровню развития синтетической биологии. Исследование было опубликовано на некоммерческой платформе Biotic и уже вызвало большой интерес в научном сообществе.
В своей работе ученые воспользовались системой PURE — набором биомолекул, включая рибосомы и белки, необходимые для транскрипции и трансляции. Ранее аналогичные компоненты уже включались в состав липосом, однако такие структуры не могли расти и делиться на основе собственного генома. В проекте SpudCell удалось объединить несколько функций в единую систему, что ранее считалось практически невозможным.
Механизм деления включает поверхностный маркер FLAG. Он связывается со стрептавидином, создавая силы, достаточные для разрыва липосомы на две части. На ранних этапах исследователям приходилось вмешиваться в процесс, проталкивая капли через мембрану с микроотверстиями. Но из-за неаккуратных разрывов после нескольких циклов лишь часть клеток сохраняла полный геном. Рибосомы постепенно деградировали и биосинтез белка в них прекращался
Несмотря на «простоту конструкции», специалист по синтетической биологии Дрю Энди назвал эту работу поворотным моментом. По его мнению, благодаря сочетанию нескольких технологий удалось создать систему, способную к росту и делению. В свою очередь, химик-системолог Йоб Буйховен обратил внимание на важность интеграции «модулей питания и размножения» в единую структуру, подчеркнув при этом необходимость экспертной оценки. Журнал *Cell* отказался публиковать статью, сославшись на отсутствие признаков «настоящей биологии».
Эксперименты подтвердили способность SpudCell к эволюции. В одном из тестов исследователи создали мутацию, повышающую концентрацию маркеров поглощения питательных веществ. После нескольких циклов такие клетки стали доменантными. Таким образом, продемонстрирован потенциал для дальнейшего развития, хотя полноценная эволюция пока невозможна.
SpudCell была создана с использованием известных молекул жизни — ДНК и жирных кислот, поэтому исследователи уверены, что конструкцию можно постепенно совершенствовать. Проект может служить основой для изучения биомолекулярных процессов и разработки новых подходов к созданию искусственных систем. Чтобы ускорить прогресс в этой области и устранить препятствия для других лабораторий, авторы выложили материалы в открытый доступ.
Источник: https://www.biotic.org/research/spudcell/ |
□