科學(xué)家們第一次將復(fù)雜的翻譯過程設(shè)計(jì)成一個(gè)哺乳動物細(xì)胞中的人工合成細(xì)胞器。歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBL）的Lemke小組與JGU Mainz和IMB Mainz合作進(jìn)行了研究，利用這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)造了一種無膜細(xì)胞器，可以利用天然氨基酸和合成氨基酸構(gòu)建蛋白質(zhì)，具有新的功能。他們的研究結(jié)果發(fā)表在3月29日的Science雜志上，使科學(xué)家能夠更詳細(xì)地研究、調(diào)整和控制細(xì)胞功能。

在進(jìn)化過程中，新細(xì)胞器的發(fā)展使得細(xì)胞和生物體變得更加復(fù)雜，這是因?yàn)樗鼈兡軌驅(qū)⒓?xì)胞過程分類到特定的進(jìn)化熱點(diǎn)中。“我們的工具可以用于工程學(xué)上的翻譯，但也可能用于其他細(xì)胞過程，如轉(zhuǎn)錄和翻譯后修飾。這甚至可以讓我們設(shè)計(jì)出新型的細(xì)胞器，擴(kuò)展復(fù)雜生物系統(tǒng)的功能。”EMBL和JGU Mainz的博士生，該文章的共同第一作者Christopher Reinkemeier說，“舉例來說，我們可以通過含熒光分子基團(tuán)的氨基酸，利用成像方法窺視細(xì)胞內(nèi)部。”

“細(xì)胞器可以利用合成的非典型氨基酸來制造蛋白質(zhì)。目前我們知道有300多種不同的非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，而天然存在的只有20種氨基酸。我們將不再局限于自然界存在的氨基酸，”文章的共一作Gemma Estrada Girona說。“我們介紹的新穎之處是能夠在有限的空間中使用它們，即細(xì)胞器，這樣將對宿主的影響降到最低。”

搖晃的無膜細(xì)胞器

翻譯是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，一個(gè)由膜包圍的單個(gè)細(xì)胞器容不下它。我們從相分離中獲得了靈感：在體內(nèi)會形成無膜細(xì)胞器，如核仁或應(yīng)激顆粒。相分離被細(xì)胞用來局部濃縮特定的蛋白質(zhì)和RNA。盡管這些無壁細(xì)胞器在與周圍細(xì)胞質(zhì)動態(tài)相互作用時(shí)具有不穩(wěn)定的邊界，但它們?nèi)匀豢梢詧?zhí)行非常精確的任務(wù)。該小組將相分離和細(xì)胞靶向結(jié)合起來，創(chuàng)造出他們的無膜細(xì)胞器，并確保每個(gè)細(xì)胞只有一個(gè)這樣的細(xì)胞器形成。

最后，只有五個(gè)新的組件被設(shè)計(jì)成一個(gè)單元才能構(gòu)建出這樣的細(xì)胞器。這些組件的組裝會產(chǎn)生一個(gè)大的結(jié)構(gòu)，這可能會給細(xì)胞帶來一些負(fù)擔(dān)。在未來，該小組的目標(biāo)是設(shè)計(jì)最小的人工合成細(xì)胞器，以盡量減少對健康有機(jī)體生理學(xué)的任何影響。

Edward Lemke是EMBL訪問組組長，JGU Mainz的教授和IMB的副主任，他領(lǐng)導(dǎo)了這個(gè)項(xiàng)目。最后他總結(jié)說：“我們的目標(biāo)是開發(fā)一種技術(shù)來設(shè)計(jì)制造細(xì)胞器和蛋白質(zhì)，這些細(xì)胞器和蛋白質(zhì)根本不會影響宿主的系統(tǒng)。我們希望創(chuàng)建一個(gè)沒有任何負(fù)面效果的工具。細(xì)胞器應(yīng)該是一個(gè)簡單的附加裝置，允許有機(jī)體以可控的方式進(jìn)行定制設(shè)計(jì)新的事物?！?/p>

原文檢索：Designer membraneless organelles enable codon reassignment of selected mRNAs in eukaryotes

來源：生物通