Новий рубіж синтетичної біології штучні білки підтримують життя мікроорганізмів,

Група дослідників створила генетичні послідовності, яких ніхто і ніколи не бачив в природі, і довела, що на їх основі можна отримати хімічні речовини, що підтримують життя клітин майже так само успішно, як це роблять білки, які продукують їх власним природним «інструментарієм».

На думку Гехта, ця робота є значним досягненням в синтетичної біології. нової галузі досліджень, що займається розробкою і отриманням штучних біологічних компонентів і систем. Однією з цілей синтетичної біології є створення повністю штучного генома, що складається з хімічних речовин з унікальною структурою.

Майже всі попередні роботи в області синтетичної біології були сфокусовані на реорганізації елементів, взятих з існуючих в природі організмів. На відміну від них експерименти групи Гехта показують, що біологічні функції можуть бути забезпечені макромолекулами, повністю створеними в лабораторії.

Хоча раніше вчені вже довели можливість створення білків, здатних згортатися і навіть каталізувати реакції, робота Прінстонської групи - новий рубіж в цій галузі досліджень.

Гехт і студенти його лабораторії займаються вивченням взаємозв'язку між біологічними процесами на молекулярному рівні і процесами, що проявляються в бо льшіх масштабах. Наприклад, зараз вони досліджують, як порушений фолдінг білків головного мозку може призвести до хвороби Альцгеймера, і займаються пошуком хімічних сполук, що перешкоджають цьому. Вчених цікавить, які процеси керують звичайним згортання білків на первинному рівні - так як для виконання своєї функції білки повинні згортатися - і чому певні амінокислотні послідовності вийшли в природі на перші ролі.

Білки - «робочі конячки» організму, що виробляються за інструкціями, закодованим в ДНК клітини. Ідентичність того чи іншого білка визначається унікальною послідовністю з 20 хімічних речовин - амінокислот. Якщо різні амінокислоти розглядати як букви алфавіту, кожна білкова послідовність являє собою унікальне «пропозиція».

За умови, що будь-якої білок складається з 100 амінокислот (більшість білків набагато довше), існує астрономічно велика кількість варіантів різних білкових послідовностей. У центрі досліджень Гехта і його групи стояло питання, чому в організмі людини виробляється всього лише 100000 різних білків, хоча можливе існування незмірно більшої їх кількості. Учених цікавило, чи мають ці білки будь-якими унікальними особливостями. Або можливо, що інші працюють так само добре, хоча у еволюції ще й не було шансу їх випробувати.

Дослідники поставили собі за мету створити штучні білки, які кодуються генетичними послідовностями, що не зустрічаються в природі. Вони отримали близько 1 мільйона амінокислотних послідовностей, здатних згортатися в стабільні тривимірні структури.

Створивши бібліотеку штучних білків, вчені вмонтували їх в різні мутантні штами бактерій з заздалегідь віддаленими певними природними генами. Дистанційні гени були необхідні для виживання бактерій в специфічних умовах, включаючи обмежені запаси їжі. В таких суворих умовах мутантні штами бактерій були приречені на загибель, якщо тільки вони не набували підтримують життя нових білків з бібліотеки Гехта. Саме це мало визначальне значення, так як освіта бактеріальної колонії в таких селективних умовах могло відбуватися, тільки якщо білок з колекції міг підтримувати зростання живих клітин.

У серії експериментів з вивчення ролі різних білків вчені показали, що кілька штамів бактерій, які повинні були загинути, були врятовані новими білками, створеними в лабораторії.

Будь ласка, оцініть цю статтю: