ブリストル大学の研究者は、エネルギー生成や遺伝子発現など、生細胞のいくつかの重要な機能を実行するシステムを開発することにより、合成生物学の分野で大きな一歩を踏み出しました。
彼らの操作された細胞は、生後 48 時間以内に球形からより自然なアメーバのような形にさえ変化しました。これは、原細胞骨格フィラメントが長い時間スケールで機能した (または、研究者が言うように、構造的に動的であった) ことを示しています。
私たちが生きていると考えているものに近いものを作成することは非常に難しい作業です。最も単純な生物でさえ、成長と繁殖のための信じられないほど複雑なメカニズムを含む無数の生化学的操作に依存しているという事実のためです。
科学者たちはこれまで、人工細胞に遺伝子発現、酵素触媒作用、リボザイム活性などの単一の機能を実行させることに重点を置いてきました。
科学者が、生命をより忠実に模倣できる人工細胞を個別に作成してプログラミングする秘密を解き明かせば、製造から医療まで、あらゆる分野で無数の可能性が開ける可能性があります。
細胞自体の再設計に焦点を当てている人もいれば、既存の細胞を断片に切り詰めて比較的新しいものに再設計する方法を探している人もいます.
このボトムアップのバイオエンジニアリングの偉業を達成するために、研究者は 2 つの細菌コロニー、大腸菌と緑膿菌を使用しました。
これらの 2 つの細菌は、粘性液体で空の微小液滴と混合されました。 1 つの集団は液滴内に捕捉され、もう 1 つは液滴の表面に捕捉されました。
次に科学者たちは、コロニーをリゾチーム (酵素) とメリチン (ハチ毒由来のポリペプチド) に浸すことによって細菌の膜を切り開いた。
バクテリアは内容物を吐き出し、それは液滴によって捕捉され、膜で覆われたプロトセルを作成します。
科学者たちはその後、解糖によるエネルギー貯蔵分子 ATP の生成や、遺伝子の転写と翻訳など、細胞が複雑なプロセッシングを行うことができることを実証しました。
生体材料の組み立てに対する私たちのアプローチにより、共生の生体/合成細胞構築物をボトムアップで作成することが可能になると、この研究の筆頭著者である化学者のCan Xuは述べています。
たとえば、操作された細菌を使用して、合成生物学の診断および治療分野、ならびにバイオ製造およびバイオテクノロジー全般における開発のための複雑なモジュールを生成できます。
将来的には、この種の合成細胞技術を使用して、バイオ燃料および食品産業向けのエタノール生産を改善できる可能性があります。
基礎生物学の高度なモデルに基づく知識と組み合わせることで、いくつかの構造を組み合わせて一致させ、他の構造を完全に再設計してまったく新しいシステムを開発することが可能になります。
人工細胞は、硫酸塩を還元するバクテリアのように、光合成や化学物質からエネルギーを生成するようにプログラムすることができます。
この方法論が高度なプログラマビリティに対応することを期待している、と研究者は述べています。
この発見に関する記事は、Nature.ve バクテリア誌に掲載されました。
2022-09-20 11:06:47
著者: Vitalii Babkin