Полимерная клетка с органеллами крупным планом.
(Фото: Radboud University Nijmegen)

Химики из Института молекул и материалов (Institute for Molecules and Materials) Университета Неймегена имени святого Радбода Утрехтского (Radboud University Nijmegen) впервые создали искусственную клетку, содержащую органеллы, способные осуществлять каскад химических реакций. Подробную информацию об этой разработке можно найти в статьях в журналах Angewandte Chemie и Nature Chemistry.

Воспроизвести в лаборатории химию живой клетки – труднейшая задача. В клетке – в небольшом переполненном молекулами контейнере – одновременно идет множество самых разных сложных реакций, в различных ее компартментах и при этом невероятно эффективно. Химики пытаются разными способами имитировать живую клетку и больше узнать о происхождении жизни и переходе от химии к биологии.

Ян ван Гест (Jan van Hest) и его аспирант Рууд Петерс (Ruud Peters) создали свои органеллы, заполнив мельчайшие сферы химическими веществами и поместив их в каплю воды, которую хитро покрыли полимерным слоем, имитирующим клеточную стенку. Используя флуоресценцию, они доказали, что запланированные реакции – целый каскад – действительно произошли. Таким образом, они стали первыми химиками, создавшими полимерную клетку с рабочими органеллами. В новой модели, как и в клетках нашего организма, после реакции в органеллах химические вещества могут проникать в клеточную плазму, чтобы вступить в реакции в других местах.

Слева направо: химические вещества помещаются в мельчайшие сферы (органеллы) и смешиваются с реагентами и ферментами.
Затем все эти компоненты заключаются в клетки с полимерной клеточной стенкой. (Фото: Radboud University Nijmegen)

Сегодня в химии создание имитирующих клетку структур очень популярно. Различными методами это делается, в том числе, и в Институте молекул и материалов. Например, профессор Вильгельм Гук (Wilhelm Huck) делает клетки от мельчайших капелек растворов очень похожих на цитоплазму, а группа ван Геста создает клетки с использованием полимеров.

Конкурирующие группы работают ближе к биологии, делая клетки, например, из жирных кислот. Следующим шагом будет создание моделей, производящих собственный источник энергии. Кроме того, ученые работают над способами контроля над перемещением химических веществ по клетке, в частности, к органеллам. Такие модели помогают лучше понять живые клетки.

Оригинальные статьи

Cascade Reactions in Multicompartmentalized Polymersomes

Nanoreactors: Catalysis in compartments