Компоненты клеток, известных как органеллы, помогли начать сложную жизнь на Земле сотни миллионов лет назад. И теперь, исследователи пытаются изобрести «дизайнерские органеллы», которые могут дать клеткам новые возможности.
Все многоклеточные организмы на Земле, такие как растения, животные и грибы, обладают отсеками внутри своих клеток, известными как органеллы, которые могут дать им мощные возможности. Например, органеллы, известные как хлоропласты, помогают растениям собирать энергию от солнца, а органеллы, известные как митохондрии, помогают клеткам разрывать молекулы топлива с помощью кислорода.
Модифицируя существующие органеллы, ученые могут помочь клеткам вырабатывать молекулы, которые они не могли бы произвести иначе. В настоящее время исследователи могут модифицировать ДНК клеток, чтобы помочь им в производстве белков, которые они иначе не могли бы сделать. Однако такие белки или промежуточные соединения, образующиеся при создании этих белков, могут повредить эти клетки. Альтернативно, другие химические вещества в этих клетках могут повредить эти белки или их промежуточные соединения. По словам исследователей, выделение таких производственных процессов внутри органелл может помочь защитить как эти клетки, так и желаемые продукты.
Чтобы создать дизайнерские органеллы, изучите старшего автора Стюарта Уорринера, химика-биолога из Университета Лидса в Англии, и его коллеги предлагают модифицировать тип органеллы, известный как пероксисом. Эта небольшая органелла заполнена ферментами, которые помогают клеткам разрушать токсины и переваривать строительные блоки жира.
«Мы могли бы легко захватить пероксисом», — сказал Уорринер. «Теперь у нас есть молекулярные инструменты для манипулирования тем, какие белки импортируются в пероксисомы. Мы можем переключаться на них из них довольно выборочно».
В экспериментах Уорринер и его коллеги показали, что они могут доставлять специфические белки в пероксисомы клеток. Это вызывает надежду, что будущие исследования могут импортировать конвейерную линию белков в пероксисомы для производства соединений, говорят ученые.
Уорринер и его коллеги в настоящее время ищут финансирование для модификации пероксисом у дрожжей. Будущие исследования могли бы исследовать, как создавать модифицированные органеллы, которые могут существовать наряду с обычными версиями этих органелл в клетке, в отличие от наличия клеток, которые имеют либо модифицированные, либо обычные версии, как это в настоящее время имеет место, сказал он.
Если дизайнерские органеллы будут успешно созданы, в ближайшей перспективе они могут помочь в производстве желательных молекул, таких как лекарства, сказал Уорринер. Далее Уорринер сказал, что такие эксперименты могут быть выполнены с растениями. Однако, когда дело доходит до людей, «я просто думаю, что это очень не скоро», — сказал Уорринер.
Ученые подробно изложили свои выводы онлайн 6 сентября в журнале Nature Communications.
