Oбычную бaктeрию зaстaвили испoльзoвaть в свoeм мeтaбoлизмe бeлoк, нe встрeчaющийся в прирoдe. Oкaзaлoсь, чтo этo вoзмoжнo.

Бeлки   — группa органических соединений, количество членов которой сей поры неизвестно. Ясно только, что их очень много. Сейчас международный Protein Data Bank содержит информацию о 120   тысячах разных белков, и их количество продолжает пробиваться. В этом нет ничего удивительного, если вспомнить, что 22   протеиногенные аминокислоты в молекуле, состоящей всего из сотни таких «кирпичиков» (а сие очень небольшой белок), могут быть расположены примерно в 10130 различных сочетаниях. Добавим к этому возможные «развилки» во вторичной, третичной и четвертичной структурах   — и получим необъятное легион. Можно думать, что для построения всех возможных соединений, хотя бы согласно одной молекуле, не хватит вещества Вселенной, а может быть, белков чище, чем атомов в ней. Ясно только, что живая природа использует невыгодный все это многообразие, но лишь очень небольшую   часть.

А что перестань, если заставить природный объект производить и использовать белки, в природе не встречающиеся? Сим вопросом задался биохимик Принстонского университета Майкл Хехт (Michael Hecht), одной из областей научных интересов которого является синтетическая биология   — создание жизни с нуля методами современной генной инженерии.

Исполнение) эксперимента он выбрал молекулу в форме четырехспирального пучка (four-helix bundle), напоминающую четырехпалую пясть с плотно сжатыми пальцами. Чтобы получить такую структуру, Хехт особым образом расположил в белковой цепочке по воле случая выбранные гидрофобные и гидрофильные аминокислоты. Делал он это простым подбором, повторяя процедуру в один прекрасный день за разом, пока не получил желаемую «конструкцию». Такая концепция дала Хехту возможность извлечь 1,5×106 вариантов возможных псевдослучайных белковых молекул.

Главный герой новости   – бактерии кишечной палочки при большом увеличении

Угоду кому) полученных белков синтезировали кодирующие их молекулы ДНК. Чтобы проверить биологическую функциональность новых белков, ДНК ввели бактериям E. coli, у которых отсутствовал Водан из генов и, следовательно, кодируемый им белок. В каждом случае   — всего изъятию точно по очереди подвергались 80   генов   — удаленный фрагмент генома отвечал за разбор жизненно важного фермента (например, фосфосеринфосфатазы, участвующей в синтезе аминокислоты серина, или энтерохелинэстеразы, отвечающей в бактериальной клетке из-за ассимиляцию железа). Цель эксперимента состояла в том, чтобы проверить, будет ли введенный псевдослучайный протеиновое тело участвовать в жизни бактерии вместо удаленного.

В большинстве случаев этого предсказуемо приставки не- происходило. «Приобретение» оказывалось бесполезным, и бактерия умирала. Но для четырех из восьмидесяти генов ровно по крайней мере один новый белок (а в одном случае   — несколько сотен белков) оказался адекватной заменой. Конкретнее, почти заменой: ни один из них не становился катализатором тех но реакций взамен «ушедшего». Вместо этого они повышали экспрессию генов других, родственных ферментов со смешанной активностью, воеже те могли взять на себя роль отсутствующего   белка.

В последнем эксперименте 2017   годы Хехт обнаружил по крайней мере один новый белок, который действует на правах фермент, катализируя химическую реакцию, необходимую для получения аминокислоты серина. Об этом хитрец из Принстона рассказал на прошедшей 24–28 апреля в Месе (Аризона) Научной конференции по мнению астробиологии. Жизнь, даже если она исключительно белковая, может оказаться разнообразнее, нежели мы думаем.

Сделанное открытие, безусловно, расширяет инструментарий специалистов по синтетической биологии. Главная проблема, которая встает в знакомства с этим,   — предсказание функций синтетических белков в организме. Хехт действовал, в сущности, вслепую, попросту перебирая варианты. Но для науки наших дней это слишком щедро.