Ученые создали искусственную клетку, которая растет и делится, как настоящая
В области генной инженерии ученые разработали одноклеточный синтетический организм, который растет и делится так же, как нормальная клетка, имитируя аспекты цикла клеточного деления, который лежит в основе и генерирует здоровую живую клеточную жизнь.
Достижение, продемонстрированное в инженерной форме жизни, похожей на одноклеточные бактерии, под названием JCVI-syn3A, является результатом десятилетий геномного секвенирования и анализа, проведенного учеными, изучающими роль отдельных генов внутри живых существ.
«Наша цель — узнать функцию каждого гена, чтобы мы могли разработать полную модель того, как работает клетка», — говорит биофизик Джеймс Пеллетье из Массачусетского технологического института и Национального института стандартов и технологий (NIST).
Хотя корни работы можно проследить до 1990-х годов, самые последние успехи были достигнуты в последние годы, исследователи в 2003 году успешно синтезировали небольшой вирус, поражающий бактерии.
Это привело к новому прорыву в 2010 году, ученые из Института Дж. Крейга Вентера (JCVI) в Мэриленде разработали первую синтетическую бактериальную клетку под названием JCVI-syn1.0: первый организм на Земле с полностью синтетическим геномом.
Несколько лет спустя ученые сделали еще один шаг вперед, создав в лаборатории вид бактерий с генетическим кодом, меньшим, чем любой из существующих в природе.
Этот организм, получивший название JCVI-syn3.0, имел всего 473 гена — меньше, чем у любого известного самоподдерживающегося живого организма в мире природы.
Но хотя миниатюрный набор генетических инструментов JCVI-syn3.0 позволил ему увековечить себя посредством деления клеток, он сделал это необычным образом, создав «поразительные морфологические вариации» в созданных им новых клетках, которые появлялись во множестве различных форм и размеров.
Теперь исследовательская группа придумала способ предотвратить появление этих странных морфологий с помощью недавно модифицированного варианта JCVI-syn3.0, названного JCVI-syn3A.
С добавлением 19 генов, отсутствующих в JCVI-syn3.0, новый JCVI-syn3A способен подвергаться клеточному делению более нормальным, последовательным образом, со значительно меньшими морфологическими вариациями, чем у JCVI-syn3.0.
Несмотря на несколько лет работы над достижением, эти гены по-прежнему скрывают огромное количество загадок.
Например, в то время как JCVI-syn3A обладает 19 новыми генами, считается, что только 7 генов играют роль в обеспечении более регулярного протекания процессов клеточного деления. И из этих семи только два гена — ftsZ и sepF — идентифицировали свои функции.
Каким образом остальные пять вносят свой вклад в морфологическую согласованность JCVI-syn3A, остается неизвестным, но одно можно сказать наверняка: теперь этот крошечный геном представляет собой новый стандарт для экспериментов, который может помочь ученым понять, что эти гены делают внутри организмов.
«Таким образом, JCVI-syn3A предлагает привлекательную модель для изучения бактериальной физиологии и платформу для инженерной биологии в целом», — объясняют исследователи в своей статье.
О результатах сообщается в Cell.
