Новости химической науки > В рукотворной клетке идет синтез ДНК

Исследователи из США сделали уверенный шаг вперед в создании синтетической клетки, которая может напоминать первые примитивные живые организмы на Земле.

Представители Медицинского Института Ховарда Хёджеса в Бостоне продемонстрировали, что смесь жирных кислот и родственных молекул могут самоорганизовываться в стабильные полые протоклетки-везикулы, в которые могут диффундировать сахара и нуклеотиды. Попадая внутрь, нуклеотиды могут вступать в поликонденсацию без содействия ферментов. Последнее обстоятельство является ключевым аспектом для изучения добиотической истории Земли, той эпохи, когда еще не существовали белки-катализаторы.

Трехмерное изображение модельной протоклетки, диаметр которой составляет около 100 нм. Мембрана протоклетки, состоящая из жирных кислот, пропускает внутрь клетки строительные блоки ДНК, которые участвуют в безферментном образовании ДНК. Образующаяся молекула ДНК не покидает протоклетку. (Рисунок из Nature, 2008, DOI: 10.1038/nature07018)

Руководитель исследования Джек Шостак (Jack Szostak) отмечает, что целью работы было применение синтетических подходов для понимания происхождения жизни, модель протоклетки была создана такой, какой, как полагают ученые, должна была выглядеть первая клетка.

Для того чтобы определить состав смеси, способной самоорганизоваться в проницаемые везикулы, исследователи систематически изучили широкий спектр жирных кислот и родственных молекул. Для построения модели не использовались фосфолипиды – основной материал мембран «современных» клеток – главным образом потому, что они крайне непроницаемы, а для обмена клеткой с окружающей средой требуются сложные молекулярные машины типа белковых помп и ионных каналов.

Было продемонстрировано, что смесь жирной кислоты, соответствующего жирного спирта и эфира глицерина и жирной кислоты может самоорганизоваться в везикулу, проницаемую для ряда углеводов и модифицированных нуклеотидов.

Для изучения возможности поликонденсации нуклеотидов в везикуле без помощи ферментов исследователи внесли в протоклетку короткую простую матрицу ДНК, состоящую из 15 нуклеотидных остатков. После этого в среду, окружающую протоклетки были внесены нуклеотиды, комплементарные матрице. По словам Шостака, исследователи наблюдали диффузию мономеров в клетку, связывание их с матрицей и самопроизвольную поликонденсацию. Новая цепь ДНК, комплементарная матрице, также состояла из 15 нуклеотидных остатков.

Источник: Nature, 2008, DOI: 10.1038/nature07018

метки статьи: #биомедицинские микроприборы, #биохимия, #молекулярная биология, #органическая химия, #химия полимеров