Ученые впервые построили полноценную модель живой клетки

Американские биоинженеры из Института Крейга Вентера и Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейне вместе с германскими коллегами сделали очередной важный шаг в постижении тайны жизни, создав детальную компьютерную симуляцию своего новейшего минималистского микроба. Статья об этом опубликована в журнале Cell.

"Мы разработали трехмерную, полноценную кинетическую модель живой минимальной клетки, которая полностью имитирует процессы, протекающие в реальной клетке, — заявил Зайда Лютей-Шультен, химик из Университета штата Иллинойс. — Наша модель открывает окно во внутреннюю работу клетки, показывая, как все ее компоненты взаимодействуют и изменяются в ответ на внутренние и внешние стимулы. Эта модель — и другие, более сложные модели — помогут нам лучше понять фундаментальные принципы жизни".

Лютей-Шультен возглавлял группу исследователей, анализировавших разнообразные генетические, метаболические и структурные изменения, происходящие в размножающейся культуре синтетических бактерий, обозначаемых как JCVI-syn3A.

Моделирование работы простейших организмов естественного происхождения, таких как различные виды микоплазмы или весьма распространенный микроб Escherichia coli, по-прежнему требует существенных упрощений для симуляции работы их многочисленных подсистем. Собрать воедино полный набор подробных описаний всего организма, начиная от генов и заканчивая набором питательных веществ, до сих пор не удается даже для этих сравнительно простых бактерий. Однако в начале 2000-х годов исследователи из Института Крейга Вентера, удалив максимальное количество генов из Mycoplasma mycoides — мелких бактерий рода Mycoplasma, — получили упрощенную синтетическую форма жизни, находящуюся на грани выживания, но все же способную к питанию и размножению. Эта форма, обозначаемая как JCVI-syn1.0, вскоре была заменена еще более простой JCVI-syn3.0. Эта обновленная версия содержала всего 531 тысячу пар оснований, разделенных на 473 гена. Поскольку все ее потребности в питательных веществах обеспечивались лабораторией, ее "голому" геному оставалось лишь заботиться о репликации и росте — и ни о чем более.

Тем не менее, JCVI-syn3.0 оказалась не совсем стабильной, и несколько генов позже были все же вставлены обратно, в результате чего и появилась последняя версия минимальной клетки JCVI-syn3A.

Ее создатели имеют четкое представление о том, какие гены содержит их синтетическая клетка, хотя все еще пытаются разобраться, за что именно отвечает каждый из них, и в этом им и должна помочь новая компьютерная модель. Теперь, когда появилась проверенная симуляция для моделирования роста и развития JCVI-syn3A, исследователи могут снова усложнить ее, чтобы выяснить, как различные гены влияют на те или иные функции клетки.