Биофизики создали новую клеткоподобную транспортную систему — важная веха для синтетической биологии
Команда под руководством физика Эрвина Фрея (LMU) и Петры Швилле (Институт биохимии Макса Планка) добилась важного прогресса в создании искусственных клеток, способных к автономному движению. Результаты опубликованы в Nature Physics.
Суть открытия
Учёным удалось поддерживать постоянное движение липосом (везикул, окружённых липидной мембраной) по опорной мембране. Движение обеспечивается взаимодействием мембраны везикулы с белковыми паттернами, для работы которых требуется биохимическое «топливо» АТФ.
Эти паттерны генерирует система белков Min, которая у бактерии E. coli контролирует деление клетки. В искусственной системе мембраносвязывающие белки Min асимметрично распределяются вокруг везикул и взаимодействуют с ними, приводя их в движение, связываясь как с опорной мембраной, так и с самими везикулами.
«Направленный транспорт крупных мембранных везикул иначе встречается только в клетках высших организмов, где эту задачу выполняют сложные моторные белки. Обнаружить, что небольшие бактериальные белки способны на подобное, было полной неожиданностью», — отмечает Петра Швилле.
Возможные механизмы движения
Теоретический анализ выявил два возможных механизма:
- «Замковый» механизм: белки на опорной мембране взаимодействуют с белками на поверхности везикулы, как застёжка-молния, формируя или разрывая молекулярные соединения. Если белков с одной стороны больше, «молния» там расстёгивается, а с другой — застёгивается, заставляя везикулу двигаться в сторону с меньшим количеством белков.
- Механизм деформации: мембраносвязывающие белки изменяют кривизну мембраны везикулы, и это изменение формы вызывает поступательное движение.
«Оба механизма возможны в принципе. Но мы точно знаем, что движение вызывается белковыми паттернами на опорной мембране и на везикуле. Это большой шаг на пути к созданию искусственных клеток», — говорит Эрвин Фрей.
Учёные уверены, что их система может в будущем служить платформой для моделирования и разработки искусственных систем с жизнеподобными движениями.