Naukowcy wykorzystali potencjał bakterii, aby pomóc w budowaniu zaawansowanych komórek syntetycznych, które naśladują rzeczywiste funkcje życia.
Badania prowadzone przez Uniwersytet w Bristolu i opublikowane dzisiaj w Nature, poczyniły istotne postępy we wdrażaniu komórek syntetycznych, znanych jako protokomórki, w celu dokładniejszego odwzorowania złożonego składu, struktury i funkcji żywych komórek.
Ustalenie rzeczywistej funkcjonalności protokomórek jest globalnym wielkim wyzwaniem obejmującym wiele dziedzin, od oddolnej biologii syntetycznej i bioinżynierii po badania nad pochodzeniem życia. Poprzednie próby modelowania protokomórek przy użyciu mikrokapsułek nie powiodły się, więc zespół naukowców zwrócił się do bakterii, aby zbudować złożone syntetyczne komórki przy użyciu procesu składania żywego materiału.
prof. podejście do budowy wysoce złożonych protokomórek z wykorzystaniem lepkich mikrokropelek wypełnionych żywymi bakteriami jako mikroskopijnego placu budowy.
W pierwszym etapie zespół wystawił puste kropelki na działanie dwóch rodzajów bakterii. Jedna populacja została spontanicznie wychwycona w kropelkach, podczas gdy druga została uwięziona na powierzchni kropel.
Następnie oba typy bakterii zostały zniszczone, tak że uwolnione składniki komórkowe pozostały uwięzione wewnątrz lub na powierzchni kropelek, aby wytworzyć bakteriogenne protokomórki pokryte błoną zawierające tysiące biologicznych cząsteczek, części i maszynerii.
Naukowcy odkryli, że protokomórki były w stanie wytwarzać cząsteczki bogate w energię (ATP) poprzez glikolizę oraz syntetyzować RNA i białka poprzez ekspresję genów in vitro, co wskazuje, że odziedziczone składniki bakteryjne pozostały aktywne w komórkach syntetycznych.
Podczas dalszego testowania wydajności tej techniki zespół zastosował szereg etapów chemicznych w celu strukturalnego i morfologicznego przemodelowania bakteriogennych protokomórek. Uwolniony bakteryjny DNA został skondensowany w strukturę podobną do jądra, a wnętrze kropli zostało nasączone przypominającą cytoszkielet siecią włókien białkowych i wakuolami wodnymi związanymi z błoną.
Jako krok w kierunku budowy syntetycznej/żywej komórki, naukowcy wszczepili żywe bakterie do protokomórek, aby wygenerować samowystarczalną produkcję ATP i długoterminową energetyzację dla glikolizy, ekspresji genów i składania cytoszkieletu. Co ciekawe, protoliwne konstrukty przyjęły zewnętrzną morfologię podobną do ameby ze względu na miejscowy metabolizm i wzrost bakterii, aby wytworzyć komórkowy system bioniczny o zintegrowanych właściwościach podobnych do życia.
Autor do korespondencji, profesor Stephen Mann, powiedział: „Osiągnięcie wysokiej złożoności organizacyjnej i funkcjonalnej w komórkach syntetycznych jest trudne, szczególnie w warunkach zbliżonych do równowagi. Mamy nadzieję, że nasze obecne podejście bakteriogenne pomoże zwiększyć złożoność obecnych modeli protokomórek, ułatwi integrację niezliczonych składniki biologiczne i umożliwiają rozwój energetyzowanych układów cytomimetycznych.”
Pierwszy autor, dr Can Xu, Research Associate na Uniwersytecie w Bristolu, dodał: „Nasze podejście do montażu żywego materiału zapewnia możliwość oddolnej konstrukcji symbiotycznych żywych/syntetycznych konstruktów komórkowych. do wytwarzania złożonych modułów do rozwoju w obszarach diagnostycznych i terapeutycznych biologii syntetycznej oraz ogólnie w bioprodukcji i biotechnologii.”
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet w Bristolu. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.