В ходе эволюции развитие новых органелл позволяет клеткам и организмам становиться более сложными из-за способности сортировать клеточные процессы в определенные горячие точки. "Наш инструмент может быть использован для разработки перевода, но, возможно, и других клеточных процессов, таких как транскрипция и посттрансляционные модификации. Это может даже позволить нам разработать новые типы органелл, которые расширят функциональный репертуар сложных природных живых систем », – объясняет Кристофер Рейнкемайер, аспирант EMBL и JGU в Майнце и соавтор статьи. «Мы могли бы, например, включить флуоресцентные строительные блоки, которые позволят заглянуть внутрь клетки с помощью методов визуализации."
"Органелла может производить белки, используя синтетические неканонические аминокислоты.
В настоящее время известно более 300 различных неканонических аминокислот по сравнению с 20, встречающимися в природе. Мы больше не ограничиваемся последними ", – говорит соавтор проекта Джемма Эстрада Жирона. «Новшество, которое мы вводим, – это возможность использовать их в ограниченном пространстве, органеллы, что сводит к минимуму воздействие на хозяина."
Шаткие органеллы без стенок
Трансляция – настолько сложный процесс, что он не может содержаться в одной органелле, окруженной мембраной. Следовательно, источником вдохновения было разделение фаз: процесс, ответственный за образование безмембранных органелл in vivo, таких как ядрышки или стрессовые гранулы.
Фазовое разделение используется клетками для локального концентрирования определенных белков и РНК. Несмотря на то, что эти органеллы без стенки имеют шаткие границы, поскольку они динамически взаимодействуют с окружающей цитоплазмой, они все же могут выполнять очень точные задачи.
Команда сочетает разделение фаз с нацеливанием на клетки, чтобы создать свою безмембранную органеллу и убедиться, что образуется только одна органелла на клетку.
В конце концов, чтобы построить ячейку, нужно встроить всего пять новых компонентов.
Сборка этих компонентов создает большую структуру, которая может создать некоторую нагрузку на ячейку. В будущем группа стремится разработать минимальные дизайнерские органеллы, чтобы минимизировать любое влияние на физиологию здорового организма.
Эдвард Лемке – руководитель группы в EMBL, профессор JGU в Майнце и адъюнкт-директор IMB – руководил проектом.
Он заключает: «В конце концов, мы стремимся разработать методику создания синтетических клеточных органелл и белков, которые вообще не влияют на механизмы хозяина. Мы хотим создать инструмент, не имеющий нехарактерных эффектов. Органелла должна быть простой надстройкой, которая позволяет организмам выполнять нестандартные задачи контролируемым образом."