科学家建造了一个完全自我复制的合成细胞

2021-03-30 06:28:31

科学家制作了一种单一细细的合成生物,可以像真实的一样分裂和倍增。有一天可以有一天可以帮助研究人员建立所有从合成细胞中造成微型计算机和微小的药物生产工厂。

"在那里'这个世纪的生物学中的这么多种方式可能会改变我们的日常生活,"在国家标准与技术研究所(NIST)的蜂窝工程集团领导者伊丽莎白·斯特鲁尔斯基(Elizabeth Strychatski)。例如,StryChalski和她的同事计划为工程师的生活传感器进行,可以从周围环境中测量,监测附近的酸度,温度和氧气水平。

也可以制造这些传感器电池以产生特定的产品 - 即药物 - 并且可能潜在地放在人体内部。 "一个视觉是,当细胞感测疾病状态时,它可以使其治疗,并且当疾病状态更长的时候,它们可以停止制作治疗性和#34; Strychalski说。其他细胞可以在实验室中培养,用来有效地生产食物和燃料产品,而其他可以在她添加以分子尺度进行计算功能。

但是,这些都是未来的愿景。为了到达那里,科学家需要在他们在合成生物体中操纵它的基本级别之前解开细胞的奥秘。

在新的研究中,StryChalski和她的同事迈出了这一目标,并在杂志中发表了他们的结果。他们开始与现有的合成细胞,称为JCVI-SYN3.0,于2016年创建,只有473个基因,科学的美国报告。 (对于比较,根据陈述,细菌大肠杆菌具有约4,000个基因。)

这种裸骨细胞被制成了一种性传播的微生物,这是一种性传播的微生物,科学家剥离了它的天然DNA并用自己的工程DNA替换。在创建JCVI-SYN3.0时,科学家们希望了解哪些基因对于细胞生存和功能正常,并且是多余的。

但是,虽然JCVI-SYN3.0可以构建蛋白质并在没有问题的情况下复制其DNA,但极简主义细胞不能分成均匀的球体。相反,它被匹配了,产生了许多不同形状和尺寸的女儿细胞。 Strychalski和她的团队通过将基因添加到剥离的细胞来解决这个问题。

经过多年的工作,科学家们产生了JCVI-SYN3A,其中包含共492个基因。他们发现了七种这些基因对于正常细胞分裂至关重要。

"最小细胞中的许多基因没有已知的功能,"在作品时,詹姆斯普勒有一首作者詹姆斯普莱尔是马萨诸塞州理工学院(麻省理工学院)中心的研究生。同样地,"它结果是细胞需要划分之前的一些基因没有已知的功能,"他说。重新引入这些基因允许最小细胞分成完全均匀的球体。

颗粒表示,这些重要基因可能与细胞膜相互作用。这可能意味着它们改变膜的物理性质,使其足够可延伸以便适当地分开,或者它们在鼓励分裂的膜内产生力量。但是,现在,团队没有知道什么具体机制,基因用于帮助细胞分裂,他指出。

"我们的研究没有设计用于弄清楚与每个未知功能中的每种基因相关的细胞内部的机制," Strychalski说。 "这将成为未来的学习。"

虽然研究人员继续探测最小细胞的谜团,但其他合成生物学家正在使用更简单的系统。综合生物学存在于频谱上,来自"一个哺乳动物细胞或细菌细胞的全荣耀的无生命化学品汤。 Strychalski说。该领域的未来可能导致我们更具创新的奇迹,如细胞大小的电脑,但现在,这项工作主要是由于生命基本建筑块如何融合的好奇心,以及可以告诉我们自己的好奇心,她说过。

"我们如何理解最基本的生活单位,细胞? ......有一些非常引人注目的东西," Strychalski说。 "后来,我们可以想象我们可以做的所有事情......这个最小的平台。"