Живой клетке пригодились искусственные белки

Белки, не существующие в природе, поддерживают жизнедеятельность клетки не хуже «настоящих».

Информация, закодированная в искусственных белках – абсолютно новая, она не имеет никакого отношения к той, что содержится в природой задуманных генах. Тем не менее, этого достаточно, чтобы бактерии жили и росли, «руководствуясь» творением ученых. Работа проведена под руководством Майкла Хехта (Michael Hecht) из Принстонского университета.

В лаборатории Хехта исследуют взаимосвязь различных биологических процессов на молекулярном и более высоких уровнях. В частности, занимаются изучением ошибочных белковых конструкций в мозге, которые могут стать причиной развития болезни Альцгеймейра, и поиском структур, которые в состоянии это исправить.

Белки – «рабочие лошадки» любого организма – результат выполнения инструкций, заложенных в ДНК. «Лицо» каждого белка – уникальная последовательность из 20 аминокислот. Если считать аминокислоты буквами алфавита, то белки можно сравнить с предложениями. Когда длина белка превышает 100 аминокислот (а так чаще всего и бывает), возникает астрономическое число возможных комбинаций для «составления предложений». Но в реальности их возникает не так уж много: в организме человека, например, всего 100 000 белков. Почему? Обладают они какими-то специальными свойствами, или другие работали бы не хуже, просто у природы не было времени это проверить?

В поисках ответов на эти вопросы Хехт и его коллеги создали коллекцию не существующих в природе генов и синтезировали на их основе искусственные белки, которых не знает природа. Затем «ненастоящие» белки, по свои свойствам «похожие» на некоторые необходимые клетке ферменты, внедрили в мутантные штаммы бактерий. Причем из генома бактерий заранее «выбили» те самые гены, которые отвечают за синтез этих ферментов в клетке. Данные ферменты абсолютно необходимы клетке для выживания в определенных ситуациях, в частности, при недостатке пищи. Невероятно, но из «генетических инвалидов» выжили лишь те организмы, которых «оснастили» новыми белками, не существующими в природе.

Проведя серию экспериментов, авторы выяснили, что разные штаммы бактерий выжили именно благодаря искусственным белкам. И эти белки не имеют никакого отношения к природным биологическим последовательностям, еще раз напоминает Хехт.

До сих пор исследователи концентрировались в основном на перекомпоновке уже существующих «деталей» живых организмов. Американские специалисты впервые показали, что биологическими функциями могут управлять и макромолекулы, созданные «дизайнерами» в лабораторных условиях.



Автор: Елена Сутоцкая