英國布裏斯托大學研究人員在(zài)合成生物學方麵邁出了重要的一步,他們設計了一個係統,該(gāi)係統能執行活細胞的數個關鍵功能,包(bāo)括產生能(néng)量和表達基因。研究(jiū)成果近日發表在《自然》雜誌上。
在“生命”的前48小時內,研(yán)究人(rén)員人工構建的細(xì)胞(bāo)甚(shèn)至從球形轉變為更自(zì)然的變(biàn)形蟲樣形狀,這表(biǎo)明(míng)原始細胞骨架細絲正在起作用。
科學家們以前(qián)專注於讓人造細胞執行單(dān)一功能,例如(rú)基因表達、酶催化或核(hé)酶活性。如果(guǒ)科學家破解了能更緊(jǐn)密模仿生命的人造細胞的秘(mì)密,那麽它可在從製造領域到(dào)醫學領域的所(suǒ)有(yǒu)方麵創造豐(fēng)富的可能(néng)性。
為了完成這項*新的自下而上的生物工程壯舉,研究人員使用了兩種細菌菌落(luò)——大(dà)腸杆菌和銅綠假單胞菌用作零件。將這兩(liǎng)種(zhǒng)細菌與空的微(wēi)滴混合在黏稠的液體中,一種被捕獲在液(yè)滴內,另(lìng)一種被困在液滴表麵。
研(yán)究人員通過將菌落浸泡在溶菌(jun1)酶和蜜蜂素(一種來自蜜蜂毒液的多(duō)肽)中(zhōng)來打破細(xì)菌膜,細菌溢出其內容物,這些(xiē)內容物被液滴(dī)捕獲以(yǐ)產生膜包被的原始細胞。
研究證明了這些細胞(bāo)能夠進行複雜的處理,例如通過糖酵解產生能量儲存(cún)分子(zǐ)ATP,以(yǐ)及基因的轉錄和翻(fān)譯。
研(yán)究人員表示,這種活性物質(zhì)組裝方法為自下而上的共生生物/合成細胞結構的構建提供了機會。例如,使用工程細菌有可能製造出複雜的模塊,以便在合(hé)成生物學的診斷和治療領域以及生物製造和生物技術中進行開發。
未來,這種合成細胞(bāo)技術還可用於改善用於生物燃料和食品加工的(de)乙醇生產。結(jié)合基於基礎生物學(xué)先進模型的知識,研究人員可混合和匹配一些結構,同時重新設計其(qí)他結構以構建全新的係統。人(rén)造(zào)細胞(bāo)還可被編(biān)程為像紫色細菌一(yī)樣進行光合作用,或者像減少硫酸鹽的細菌一樣從化學物質中產生能量(liàng)。
【總編輯圈點】
細胞被(bèi)稱為生命的基本(běn)結構,但它其實並(bìng)不“基本(běn)”。細胞內的機製非常複雜(zá),而生物學技術的進步,讓人類得以采取自(zì)下而上的策略,嚐試從源頭重建細胞生物過程。合(hé)成生物學,也是近年來的熱(rè)門領域,利用(yòng)工程化的生物(wù),生產出人類(lèi)想要的東西。這次,研究人員用兩種細菌菌落作為零(líng)件,製造出了某種活著的、能執行功能的細胞。乘著(zhe)合成生物學的東風,科研人(rén)員(yuán)“用細菌製造(zào)一切”。製造(zào)出細胞,不僅有實(shí)用價值,也(yě)助力我(wǒ)們更深入地了解這(zhè)一基本結構(gòu)。
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