英(yīng)國布裏斯托大學研究(jiū)人員在(zài)合(hé)成生物(wù)學方麵邁出了重要的一(yī)步,他(tā)們設計了一個係統,該係統(tǒng)能執行活(huó)細胞的數個關(guān)鍵功能,包括產(chǎn)生能量和表達基因。研究成果近日發表在(zài)《自然》雜誌上(shàng)。
在“生命”的(de)前48小時內,研究人員人工構建的細胞甚至從球形轉變為(wéi)更自然的變形蟲樣形狀,這表明原始細(xì)胞骨架細(xì)絲正在起作用。
科學家們(men)以前專注於讓人造細胞(bāo)執行單一功(gōng)能,例如基因表(biǎo)達、酶(méi)催化或核(hé)酶活性。如果科學家破解了能(néng)更緊密模(mó)仿生命的(de)人造細胞的秘密,那麽它可在從製造領域到醫學領域的(de)所有方(fāng)麵創造豐富的可能性。
為了完成這(zhè)項*新的自下而上的生物工程壯舉,研究人員使用了兩種細(xì)菌菌落——大腸杆(gǎn)菌和銅綠假單胞菌用作零件。將這兩種細菌與(yǔ)空的微滴混合在黏稠的液體中,一種被捕獲(huò)在液滴內,另一種被困在液滴表麵。
研究(jiū)人員通過將菌落浸泡在溶菌酶和蜜蜂素(一種來自蜜蜂毒(dú)液的多肽)中來打破細(xì)菌膜,細菌溢出其內容物,這些內容物被液滴捕獲以產生膜包被的原始細胞。
研究證明了這些細胞能夠進行(háng)複雜的處理(lǐ),例如通過糖酵(jiào)解產生(shēng)能量儲存(cún)分子ATP,以及(jí)基因的轉錄和翻譯。
研究人員表示,這種活性物質組裝方(fāng)法為自(zì)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(chéng)細菌有可能製造出複雜的模塊,以便在合成生物(wù)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(hé)成細胞技術還(hái)可用(yòng)於改善用於生物燃料和食品加工的乙醇生產。結合基於基礎生物學先進模型的知識,研究人員可混合和匹配一些結構,同時重新設計其他結構以構建全新(xīn)的係統。人造細胞還可被編程為像紫(zǐ)色細菌一樣進行光合作用,或者像減少硫酸鹽的細菌一樣從化學物質中產生能量。
【總編輯圈點】
細胞被稱為生命的基(jī)本結(jié)構,但它其實並不“基本(běn)”。細胞內的機(jī)製非常複雜(zá),而(ér)生物學技(jì)術的進步,讓人類得以采取自下而上的策略,嚐(cháng)試從源頭重建細胞生物過程。合成生物學,也是近年來的熱門領域,利用工程化的生物,生產出人類想要的東西。這次,研究人員用(yòng)兩種細菌菌落作為零件,製造(zào)出了某種活著的、能執行(háng)功能的細胞。乘著合(hé)成生(shēng)物學的東風,科研人員“用細菌製造一切”。製造出細胞,不僅有實用(yòng)價(jià)值,也助力我(wǒ)們更深入地了解這一基本結構。
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