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科学家通过采集细菌来创造“活的”合成细胞

据悉,英国布里斯托大学的研究人员在合成生物学上取得了重大进展,他们设计了一个系统,该系统可以执行活细胞的几个关…

据悉,英国布里斯托大学的研究人员在合成生物学上取得了重大进展,他们设计了一个系统,该系统可以执行活细胞的几个关键功能,包括产生能量和表达基因。

科学家通过采集细菌来创造“活的”合成细胞插图

他们通过人工构建的细胞,甚至在最初的48小时内从球形转变为更自然的阿米巴状,这表明原始细胞骨架细丝正在工作(或者,用研究人员的话说,在更长的时间尺度上,结构是动态的)。

要制造出我们所认为的有生命的东西,绝非像是在公园里散步那么轻松,这主要是因为即使是最简单的生物体也要依靠无数的生化操作,这些操作涉及到令人费解的复杂机械来生长和复制。

此前,科学家们一直专注于让人工细胞执行单一功能,如基因表达、酶催化或核酶活性。

如果,科学家们破解了能够更紧密地模仿生命的定制构建和编程的人工细胞的秘密,它将在从制造业到医药的各个领域创造大量的可能性。

虽然,一些工程工作专注于重新设计蓝图本身,但其他人正在研究如何将现有的细胞减少到碎片,然后可以将其重建成相对新颖的东西。

为了能完成这项最新的自下而上的生物工程壮举,研究人员使用了两种细菌菌落 —— 大肠杆菌和铜绿假单胞菌。

这两种细菌与粘性液体中的空微滴混合。一个种群被捕获在液滴内,另一个被捕获在液滴表面。然后,科学家们将菌落浸泡在溶菌酶(一种酶)和蜂毒素(一种来自蜜蜂毒液的多肽)中,从而击破细菌膜。细菌溢出了它们的内容物,这些内容物被液滴捕获,形成了被膜包裹的原细胞。

科学家们随后证明,这些细胞能够进行复杂的处理,例如,通过糖酵解产生能量储存分子ATP,以及基因的转录和翻译。

第一作者、化学家徐灿(音译)说:“我们的活性材料组装方法,为自下而上构建共生活性/合成细胞结构提供了机会。例如,利用工程细菌,应该可以制造复杂的模块,用于合成生物学的诊断和治疗领域,以及一般的生物制造和生物技术。”

未来,这种合成细胞技术可以用于提高生物燃料和食品加工的乙醇产量。

结合基于基础生物学高级模型的知识,我们可以混合和匹配一些结构,同时完全重新设计其他结构,以设计出全新的系统。人工细胞可以像紫色细菌那样进行光合作用,或者像硫酸盐还原细菌那样从化学物质中产生能量。

研究人员说:“我们希望该方法能够响应高水平的可编程性。”

这篇论文发表在《自然》杂志上。

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作者: 小蜗牛

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