Ученые Университета Гронингена впервые создали модули преобразования энергии и переработки питательных веществ для создания синтетических клеток. Результаты исследования опубликованы в журналах Nature Nanotechnology и Nature Communications.
Специалисты разработали упрощенные искусственные системы, имитирующие работу митохондрий — органелл, отвечающих за производство энергии в клетках. Эти системы используют АТФ (аденозинтрифосфат) для запуска важных клеточных процессов, таких как синтез белков и деление клеток.
Для реализации этой задачи ученые использовали всего пять компонентов, которые были интегрированы в крошечные везикулы — клеточные мешочки. Везикулы поглощают аминокислоту аргинин из окружающей среды, дезаминируют ее и используют эту реакцию для производства АТФ. Полученный АТФ затем секретируется и может быть использован другой везикулой для энергоемких процессов, замыкая цикл переработки энергии.
Помимо производства энергии, команда также разработала систему накопления питательных веществ. Они создали везикулу, которая с помощью электрического потенциала переносит положительно заряженные протоны внутрь, что приводит в действие транспортеры, переносящие молекулы сахара. Это имитирует естественные процессы, происходящие в живых клетках, и показывает, как можно управлять метаболизмом с использованием минимального количества компонентов.
Исследователи также добавили три фермента, которые позволяют перерабатывать сахар и производить кофермент НАДН, важный для клеточных процессов. Это открытие демонстрирует возможность расширения синтетических систем и их применения для выполнения более сложных функций.
Следующим этапом работы будет интеграция системы производства метаболической энергии с синтетической системой деления клеток. Этот проект, продолжением которого станет программа EVOLF, направлен на исследование того, как неживые элементы могут объединяться для формирования живых клеток.