На чтение: ≈ 6 мин.Американские биофизики еще на один шаг приблизились к созданию искусственного живого организма. Профессор Нью-Йоркского университета имени Рокфеллера Альберт Либхабер и его сотрудник Винсент Нуаро сконструировали псевдоклетки, которые еще не умеют самостоятельно размножаться, однако уже обладают способностью длительное время синтезировать молекулы белка.
Клетка – это открытая система, обладающая сложным строением как в целом, так и на уровне составных частей. Она непрерывно обменивается материей и энергией с окружающей средой. Любая живая клетка, как одиночная, так и входящая в состав клеточного сообщества, обеспечивает свои потребности за счет внешних ресурсов. Современная биотехнологическая промышленность уже выпускает наборы веществ, необходимых живым клеткам для построения протеинов. В принципе компоненты подобных аминокислотных смесей можно синтезировать и из простых органических соединений, однако куда дешевле и проще извлекать их из бактериальных культур. К примеру, из культуры кишечной палочки. Нью-йоркские ученые нашли способ упаковать такое молекулярное сырье в органические оболочки, сходные по структуре и функциям с мембранами настоящих клеток.
Создание искусственных многобелковых мембран до сих пор остается далекой мечтой, и поэтому Нуаро и Либхабер даже не надеялись решить эту задачу. Их цели были много скромнее. Исследователи изготовили капельки из гомогенизированных внутрибактериальных структур кишечной палочки (подобные капли называют везикулами) и заключили их в двуслойную фосфолипидную оболочку. Внутри таких минипузырьков могли происходить различные биохимические реакции, которые, однако, продолжались не более пяти часов – как из-за отсутствия свежих реагентов, так и за счет увеличения концентрации шлаков. Впрочем, это и неудивительно: фосфолипидные мембраны сами по себе не обладают высокой проницаемостью, и поэтому они не могли обеспечить достаточно эффективный обмен веществом между псевдоклетками и питательным раствором, в котором они плавали. Этот раствор содержал как аминокислоты – строительные блоки белков, так и рибонуклеотиды – носители генетической информации.
Позднее условия опыта были изменены. В исходную смесь биомолекул экспериментаторы добавили фрагменты молекул ДНК, которые вмещали гены, кодирующие синтез двух протеинов. Один из этих белков наделен способностью к люминесценции, так что вырабатывающие его псевдоклетки стали испускать слабое свечение. Второй ген запустил процесс производства белка альфа-гемолизина, молекулы которого имеют трубчатое строение. Альфа-гемолизин встраивался в фосфолипидный бислой и формировал в нем относительно широкие поры. Просвет этих отверстий оказался вполне достаточным для того, чтобы жидкость, в которой плавали псевдоклетки, смогла поставлять им необходимые биомолекулы. В результате «одетые» в пористые мембраны искусственные клетки без перерыва производили светящийся белок в течение четырех суток. В общем, Нуаро и Либхабер смогли создать действующую модель клетки – довольно примитивную, но все же воспроизводящую некоторые ключевые клеточные функции.
Есть все основания полагать, что недалеко то время, когда в псевдоклетки с пористыми фосфолипидными мембранами можно будет интегрировать гены, ответственные за выработку любых протеинов, например, инсулина. Это означает, что подобные искусственные клетки могут превратиться в химические микрофабрики, производящие белковые продукты исключительной чистоты. Но Нуаро и Либхабер намерены пойти дальше. Они предполагают оснастить свои псевдоклетки мембранами, чтобы они смогли делиться. Если эта задача будет решена, путь к созданию еще более сложных псевдоклеток, которые в процессе деления смогут воспроизводить свои внутренние структуры, (как это делают все нерукотворные клетки), будет открыт. А отсюда уже недалеко и до искусственных клеток, способных воспринимать внешние сигналы, адаптироваться к окружающей среде и эволюционировать. И уж такие клетки вполне можно будет приравнять к примитивным живым организмам.
по материалам Washington ProFile
Выбор читателей
Комментарии