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自下而上的生物工程突破,两种细菌创造活体合成细胞
发布时间:2022-09-23     作者:张梦然   来源:科技日报   分享到:

科技日报记者 张梦然

英国布里斯托大学研究人员在合成生物学方面迈出了重要的一步,他们设计了一个系统,该系统能执行活细胞的数个关键功能,包括产生能量和表达基因。研究成果近日发表在《自然》杂志上。

在“生命”的前48小时内,研究人员人工构建的细胞甚至从球形转变为更自然的变形虫样形状,这表明原始细胞骨架细丝正在起作用。

科学家们以前专注于让人造细胞执行单一功能,例如基因表达、酶催化或核酶活性。如果科学家破解了能更紧密模仿生命的人造细胞的秘密,那么它可在从制造领域到医学领域的所有方面创造丰富的可能性。

为了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用作零件。将这两种细菌与空的微滴混合在粘稠的液体中,一种被捕获在液滴内,另一种被困在液滴表面。

研究人员通过将菌落浸泡在溶菌酶和蜜蜂素(一种来自蜜蜂毒液的多肽)中来打破细菌膜,细菌溢出其内容物,这些内容物被液滴捕获以产生膜包被的原始细胞。

研究证明了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。

研究人员表示,这种活性物质组装方法为自下而上的共生生物/合成细胞结构的构建提供了机会。例如,使用工程细菌有可能制造出复杂的模块,以便在合成生物学的诊断和治疗领域以及生物制造和生物技术中进行开发。

未来,这种合成细胞技术还可用于改善用于生物燃料和食品加工的乙醇生产。结合基于基础生物学先进模型的知识,研究人员可混合和匹配一些结构,同时重新设计其他结构以构建全新的系统。人造细胞还可被编程为像紫色细菌一样进行光合作用,或者像减少硫酸盐的细菌一样从化学物质中产生能量。

总编辑圈点

细胞被称为生命的基本结构,但它其实并不“基本”。细胞内的机制非常复杂,而生物学技术的进步,让人类得以采取自下而上的策略,尝试从源头重建细胞生物过程。合成生物学,也是近年来的热门领域,利用工程化的生物,生产出人类想要的东西。这次,研究人员用两种细菌菌落作为零件,制造出了某种活着的、能执行功能的细胞。乘着合成生物学的东风,科研人员“用细菌制造一切”。制造出细胞,不仅有实用价值,也助力我们更深入地了解这一基本结构。


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