Хищники и жертвы. Учёные создали новые модели протоклеток

Фотография протеиносом, полученная с помощью флуоресцентной микроскопии.

Учёные Бристольского университета (University of Bristol) создали искусственные клетки-хищники. Описание синтетических клеток опубликовано в журнале Nature Chemistry.

Протоклетки — это зачаточные формы искусственных клеток, которые нейтрализуют загрязняющие вещества, регулируют химические реакции, служат моделями происхождения жизни и выполняют другие полезные функции. Большинство исследований были посвящены химической сборке отдельных протоклеток, их сообщества подробно не изучали. Теперь учёные разработали два типа клеток, которые, взаимодействуя друг с другом, демонстрируют хищное поведение.

Одна популяция протоклеток представляет собой микроскопические капли жидкости, содержащие протеазу, способную расщеплять белковые молекулы. Это — хищники или, иначе говоря, протоклетки-киллеры. Другой тип искусственных клеток — крупные протоклетки под названием «протеиносомы», окружённые белково-полимерной мембраной — внутри неё заключены одноцепочечные ДНК, декстраны и платиновые наночастицы.

Будучи предварительно противоположно заряженными, протоклетки двух популяций, оказавшись рядом, соединяются друг с другом. После того, как протеаза в микрокаплях входит в контакт с мембраной капсул протеиносомы, последние полностью разрушаются в течение 60 минут. Генетическая информация, «запертая» внутри протеиносомы, после разрушения белково-полимерной мембраны передаётся клеткам-киллерам. «Инфицированные» микрокапли, выделившиеся после растворения протеиносом, начинают атаковать другие протеиносомы, и в клетках-киллерах постепенно накапливаются разные типы ДНК и другое содержимое «тел» жертв.

«Эта работа открывает новые горизонты исследования протоклеток, — говорит один из авторов исследования, профессор Стивен Манн (Stephen Mann). — Она не концентрируется на функциях отдельных клеток, а предлагает подход к биомиметическому поведению, возникающему на базе коллективных свойств, популяционной динамики и вытекающего из неё взаимодействия. Хотя исследования только начинаются, в будущем мы намерены разработать новые протобиологические технологии на основе синтетических сообществ протоклеток и взаимодействия в их экосистемах».

Декстраны — сильно разветвлённые полисахариды с большим молекулярным весом, синтезируемые некоторыми микроорганизмами при культивировании в присутствии сахарозы.