Vedci poskladali z chemických prvkov syntetickú bunku schopnú replikovať sa

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Syntetická bunka SpudCell z University of Minnesota dokáže prijímať látky, rásť, kopírovať svoju DNA a deliť sa.

• Systém nie je plne živý, pretože pri delení aj dopĺňaní bunkového aparátu potrebuje priamu pomoc výskumníkov v laboratóriu.

• Po piatich cykloch mechanického delenia si kompletný genóm udrží len približne 30 % dcérskych buniek.

Tím pod vedením doktorky Kate Adamala v laboratóriu Adamala Lab na University of Minnesota vytvoril syntetickú bunku nazvanú SpudCell. Tento názov odkazuje na prvú umelú družicu Sputnik a zároveň na jej tvar pripomínajúci zemiak. Autori opísali svoj výtvor v 190-stranovom preprinte na serveri bioRxiv pod názvom A chemically defined synthetic cell capable of growth and replication.

 

Zdroj foto: Kate Adamala, Adamala Lab

Namiesto úpravy existujúceho organizmu zvolili inžiniersky prístup zdola nahor a poskladali bunkový box z neživých chemických prvkov. Základom systému SpudCell je mikroskopická kvapôčka vody obalená lipidovou dvojvrstvou s pórmi z alfa-hemolyzínu, v ktorej je uložený genóm s veľkosťou 90 kb kódujúci 36 génov. Táto umelá lipozómová štruktúra spája viaceré znaky bunkového cyklu vrátane príjmu látok, rastu, replikácie genómu, geneticky kódovaného delenia a procesov blízkych evolúcii. 

Pri laboratórnych testoch vedci sledovali, ako rýchlejšie rastúci variant po piatich generáciách vytlačil pôvodnú verziu. Keď výskumníci obmedzili prísun živín, táto konkurenčná výhoda narástla, čo ukázalo fungovanie selekcie a súťaže v syntetickom chemickom systéme. Napriek týmto vlastnostiam nejde o autonómny život, na čo upozorňuje aj biologička Tara Deans, ktorá takýto mechúrik s DNA prirovnáva k hromade autosúčiastok. SpudCell nemá vlastný katabolizmus, nevie spracovať odpad a nedokáže rozkladať molekuly na energiu.

To, čo autori označujú ako kŕmenie, je v skutočnosti splynutie s vyživovacími vezikulami, ktoré výskumníci vopred naplnili ribozómami, tRNA, aminokyselinami, nukleotidmi, enzýmami, translačnými faktormi a polymerázami izolovanými zo živých baktérií. Membrána s pórmi z alfa-hemolyzínu navyše prepúšťa látky dnu aj von bez iónových púmp či aktívneho transportu, takže bunke chýba vnútorná rovnováha nazývaná homeostáza. Keď sa dodané ribozómy rozpadnú, bunka si nevie vyrobiť nové bielkoviny a zaniká.

Samotné delenie neprebieha samovoľne, pretože SpudCell nemá cytoskelet ani mechanizmus na rozdeľovanie chromozómov a vedci ju musia fyzicky pretlačiť cez sito. Rozdelenie plazmidov DNA je pri tomto mechanickom pretláčaní náhodné, takže po piatich kolách delenia sa systém zastaví. Kompletný genóm si po piatich cykloch zachová len približne 30 % dcérskych vezikúl, zatiaľ čo zvyšných 70 % ostáva nefunkčných. Odborníci z J. Craig Venter Institute vrátane Johna Glassa napriek týmto obmedzeniam vnímajú SpudCell ako míľnik, ktorý pomôže objasniť vznik života a umožní pestovať materiály pri biologických teplotách namiesto priemyselných.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: SpudCell odhaľuje hranicu medzi chémiou a biológiou a otvára cestu k inžinierskemu pestovaniu bio-materiálov.

Zdroj: popularmechanics.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu