由科学家构建的合成细胞的能量生产单元

时间：2021-08-26 09:52:42 来源：

这是艺术家对合成细胞的印象，用ATP生产系统以绿色为绿色。

格罗宁恩大学的科学家建造了合成囊泡，其中产生了活细胞的主要能量载体。囊泡使用ATP保持其体积及其离子强度稳态。这种代谢网络最终将用于创建合成细胞 - 但它已经可以用于研究ATP依赖过程。研究人员描述了本文（2019年9月18日）在自然通信中发表的文章中的综合体系。

“我们的目标是自下而上的建设，可以维持自己，可以成长和叠加，”格罗宁根大学生物化学伯特博士曼的教授。他是荷兰联盟的一部分，在2017年从荷兰组织获得了科学研究，以实现这一野心。不同的科学家群体正在为细胞和博博曼集团生产不同的模块，该组织被能源生产任务。

平衡

所有生物细胞都会产生ATP作为能量载体，但在试管中实现ATP的可持续生产不是一项小任务。'在已知的合成系统中，将反应的所有组分包括在囊泡内。然而，大约半小时后，反应达到平衡，ATP产量下降，'Poolman解释道。“我们希望我们的系统远离均衡，就像在生活系统中一样。”

这是Groningen大学生物化学教授的BERT POOLMAN。

花了三个博士学位。他团队的学生近四年来构建这样的系统。用脂质囊泡配合用可进口底物精氨酸并出口产品鸟氨酸的转运蛋白。在囊泡内部，存在酶的存在，以至于在鸟氨酸中突破精氨酸。提供该反应的自由能用于将磷酸盐链接至ADP，形成ATP。制备铵和二氧化碳作为通过膜扩散的废物。“囊泡内部产生的鸟石的出口驱动了精氨酸的进口，这使得系统运行只要囊泡提供精湛，”博彩师解释道。

运输蛋白质

为了营造出均衡的系统，ATP用于在囊泡内部保持离子强度。生物传感器测量离子强度，如果这变得过高，它会激活进口含有甘氨酸甜菜碱的物质的转运蛋白。这增加了细胞体积，从而降低了离子强度。'运输蛋白质由ATP提供动力，因此我们在囊泡内部生产和使用ATP。

在科学家们所做的最长实验中，该系统留下了16小时。“这很长 - 有些细菌可以在20分钟后掌握，”博纳曼说。“目前的系统应该足够的合成细胞每隔几个小时才遍布一次。”最终，将组合这样的不同模块以产生通过从合成基因组中合成自己的蛋白质来自主起作用的合成细胞。

人工染色体

目前的系统基于生物化学组件。然而，博纳曼的同事在Wageningen大学和研究正忙着收集生产系统使用并将它们纳入人工染色体所需的基因。其他人正在研究脂质和蛋白质合成，例如或细胞锁定。最终的合成细胞应含有所有这些模块的DNA，并像活细胞一样自主地操作，但在这种情况下，从自下而上和包括新属性的工程化。但是，这是很多年的途中。“与此同时，我们已经使用了我们的ATP生产系统来研究ATP依赖的过程并提前膜运输领域，”Poolman说。

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参考：TJERD POLS，Hendrik R. Sikkema，Bauke F. Gaastra，Jacopo Frallicciardi，Wojciech M. Smigiel，Shubham Singh和Bert Poolman，2019年9月18日，Nature Communications.doi：
10.1038 / S41467-019-12287-2

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