Искусственные белки оказались способны поддерживать жизнь
Исследователи Принстонского университета, работающие под руководством профессора Майкла Хехта (Michael Hecht), разработали отсутствующие в природе генетические последовательности и продемонстрировали...
Исследователи Принстонского университета, работающие под руководством профессора Майкла Хехта (Michael Hecht), разработали отсутствующие в природе генетические последовательности и продемонстрировали, что с их помощью можно синтезировать вещества, поддерживающие жизнь бактерий не хуже белков, созданных самой природой.
Практически все более ранние работы в области синтетической биологии заключались в комбинировании частей различных природных организмов. Авторам же впервые удалось продемонстрировать, что выполнение биологических функций можно обеспечить с помощью молекул, созданных в лаборатории.
Руководитель группы исследователей профессор Майкл Хехт держит в руках бактериальную культуру, клетки которой функционируют за счет созданных учеными искусственных белков.
Группа профессора Хехта занимается изучением взаимосвязи между биологическими процессами, протекающими на молекулярном уровне, и процессами более крупного масштаба. Например, взаимосвязи между аномальным фолдингом (формированием трехмерной структуры) белков клеток мозга и развитием болезни Альцгеймера. В рамках своей последней работы они также пытались разобраться, какие процессы управляют фолдингом, определяющим способности белков выполнять их непосредственные функции, а также почему определенные ключевые генетические последовательности являются незаменимыми для существования живого.
Белки выполняют практически все функции, обеспечивающие жизнедеятельность организма. Они синтезируются согласно закодированным в ДНК "инструкциям". Индивидуальность каждого белка определяется уникальной последовательностью 20 аминокислот. Если представить, что белки - это слова, то каждая из аминокислот является "буквой".
Если белок состоит из 100 аминокислот, количество возможных комбинаций "букв" белкового алфавита является астрономической величиной. Исследователей заинтересовал вопрос: почему в человеческом организме всего около 100 000 различных белков, когда могло бы быть гораздо больше, и являются ли эти белки особенными, или другие могут работать не менее успешно?
Они поставили себе цель создать искусственные белки, кодируемые несуществующими в природе генетическими последовательностями. Для этого они синтезировали около миллиона последовательностей аминокислот, самопроизвольно сворачивающихся в трехмерные структуры.
После этого ученые провели серию экспериментов по введению новых белков в клетки штаммов бактерий, из геномов которых были предварительно удалены различные гены, необходимые для выживания в определенных условиях. При помещении в соответствующие условия бактерии либо погибали, либо выживали за счет приспособления для своих нужд одного из созданных исследователями белков.
Авторы подчеркивают, что полученные ими результаты являются значительным достижением в области синтетической биологии, посвященной созданию несуществующих в природе биологических компонентов и систем. Они считают, что смогли значительно приблизить решение одной из наиболее важных задач этого направления исследований - создание полностью синтетического генома.