Учёные сделали прорыв: искусственная клетка теперь умеет отсчитывать время, как живая!

Учёным удалось воссоздать ритм жизни внутри искусственной клетки. Команда из Калифорнийского университета в Мерседе показала, что синтетические везикулы, наполненные белками, могут имитировать циркадные ритмы и "отсчитывать" время с точностью, близкой к биологической.

Исследование опубликовано в Nature Communications и проведено под руководством профессора биоинженерии Ананда Балы Субраманиама и профессора химии Энди ЛиВанга. Первый автор работы — Александр Чжан Ту Ли.

Светящиеся сутки внутри клетки

Везикулы — упрощённые искусственные клетки — были заполнены белками, отвечающими за суточные ритмы. Один из них светился, позволяя наблюдать за изменениями.

Искусственные клетки светились в 24-часовом ритме не менее четырёх дней.
Но если белков было мало или везикула становилась слишком маленькой, ритм сбивался. Поведение оказалось воспроизводимым.

Почему размер и концентрация имеют значение

Вычислительная модель, созданная командой, подтвердила: стабильность ритма зависит от достаточного количества белков. Это позволяет даже множеству разных по размеру везикул оставаться синхронизированными.

Интересно, что белки, управляющие включением и выключением генов, почти не влияли на индивидуальные ритмы. Но они были важны для общей синхронности — как дирижёр для оркестра.

"Это исследование показывает, что мы можем проанализировать и понять основные принципы биологического хронометража с помощью упрощённых синтетических систем", — отметил Субраманиам.

Новый подход к изучению биологических часов

"Этот мощный инструмент позволяет напрямую проверить, как организмы с разным размером клеток используют разные стратегии синхронизации". подчеркнул значение подхода Профессор микробиологии Минсю Фан из Университет штата Огайо.

Уточнения

Цирка́дные (циркадиа́нные) ри́тмы (от лат. circa "около, кругом" + dies "день") — циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. Период циркадных ритмов обычно близок к 24 часам. Самым известным циркадным ритмом является ритм сон-бодрствование.