Едно научно постижение, което би могло да помогне на учените да „изградят“ нова биологични система, са създадените от научен екип от Принстънския университет изкуствени протеини, които дават възможност за растеж на живи клетки.

Екипът е създал генетични последователности, невиждани до сега в природата, и можещи да произвеждат вещества, които поддържат живота на клетките почти толкова лесно като протеините, произведени от инструментариума на природата.

„Това, което имаме тук, са молекулни машини, които функционират много добре в рамките на един жив организъм, въпреки че те са създадени от изкуствени гени. На молекулярно ниво животът не се ограничава до определен набор от гени и протеини, съществуващи единствено в природата.“, казва Майкъл Хехт, професор по химия в Принстън и ръководител на научните изследвания.

Разработката представлява значителен напредък в синтетичната биология – научна област, където учените се опитват да създадат биологични компоненти и системи, които не съществуват в природата. Една от целите е да се разработи изцяло изкуствен геном, съставен от уникалните модели на химичните вещества. Биологичните функции могат да бъдат предоставени от макромолекули, които не са извлечени от природата, а – проектирани в лабораторията.

Протеините се произвеждат от инструкции, кодирани в клетъчната ДНК. Идентичността на даден протеин е продиктувана от уникална поредица от 20 аминокиселини. Ако различните аминокиселини може да се разглеждат като буквите на азбуката, всяка протеинова последователност представлява уникална дума, уникално изречение или дори – уникална купчина текст. .  

Разбери повече за БГ Наука:

***

При един протеин с дължината на 100 аминокиселини (а има и още по-дълги протеини!), съществуват астрономически голям брой възможности за синтез на протеини с различна аминокиселинна последователност. Което означава, че аминокиселините може да са различни и/или различно подредени. Възниква логичният въпрос: как така човешкото тяло може да произведе „само” около 100 000 различни протеини, когато има потенциал за много повече?
Хехт и колегите му създават изкуствени протеини, кодирани с генетични последователности, невиждани в природата. Те успяват да създадат ок. 1 000 000 амино-киселинни последователности, проектирани в стабилни триизмерни структури.

Това е аналогично на създаване на думи с нова азбука и на изречения със съвсем нови думи. Сега учените тестват дали някоя от новите „думи” може да заеме мястото на някоя от оригиналните „думи” в „изречението” и дали в някои случаи „изреченията” ще запазят почти същото значение, докато в същото време в тях се внасят чисто нови „думи”.

След като екипът създал тази нова библиотека от изкуствени протеини, те били въведени в различни мутантни щамове на бактерии, при които определени физически гени преди това са били изтрити. При тези тежки условия мутиралите бактерии биха умрели, освен ако не придобият животоподдържащи нови протеини от колекцията на проф. Хехт. Образуването на бактериални колонии в рамките на тези селективни условия биха могли да възникнат, само ако някой протеин в колекцията бъде в състояние да поддържа растежа на живите клетки.

В поредица от експерименти със свойствата на различните протеини, учените показват, че няколко различни щамове на бактерии, които трябва да са умрели, са били спасени от новите протеини, проектирани в лабораторията. „Това е вълнуващ резултат, защото показва, че неестествени белтъци могат да поддържат система за природен, и че тези протеини могат да бъдат намерени на относително висока честота в библиотека, предназначени само за структура.“, завършва професорът.

Изследването е описано в онлайн списанието PLoS ONE – http://www.plosone.org.

Превел: Неделин Бояджиев
Източник:
http://www.sciencedaily.com/