Гарвардские ученые преодолели важнейший барьер в создании синтетической жизни, создав в лабораторных условиях машину по производству протеинов. Этот научный прорыв позволяет по-новому взглянуть на основы нашего понимания того, как «работают» живые организмы. Результаты работы были доложены на годичном собрании выпускников Гарвардского Университета (Harvard University) разных лет.

Профессор Медицинской Школы Гарвардского университета Джордж Чёрч (George Church) и исследователь Майкл Джюветт (Michael Jewett) сообщили, что им удалось воспроизвести в лаборатории внутриклеточные структуры, которые химически сшивают аминокислоты и тем самым синтезируют белковые молекулы. Такие молекулярные машины называются рибосомами.

Профессор Джордж Чёрч: «Мы не создали искусственную жизнь, да это и не было нашей задачей, но мы сделали гигантский шаг в этом направлении».

Природа создала рибосомы еще на заре биологической эволюции. Этими внутриклеточными аппаратами располагают как примитивные бактерии древнейшего происхождения, так и клетки всех без исключения многоклеточных организмов. Рибосомы считывают информацию о подлежащих синтезу белковых молекулах, которые им доставляют молекулы матричной РНК, и на этой основе осуществляют биосинтез новых белков.

В состав рибосом входят как специализированные белки, так и свернутые в сложные пространственные структуры молекулы рибонуклеиновых кислот (их называют рибосомальной РНК). Рибосомы работают с помощью транспортной РНК, которая отлавливает в клеточной цитоплазме нужные аминокислоты и доставляет их к рибосомному сборочному конвейеру. В общем, эти внутриклеточные машины округлой формы поперечником порядка 30 нанометров отличаются весьма непростым устройством.

Количество рибосом в отдельной клетке может сильно меняться – от тысяч до десятков тысяч. Каждая рибосома в ходе своего рабочего цикла полностью прочитывает одну молекулу матричной РНК и в соответствии с ее программой синтезирует одну белковую молекулу. Покончив с этим заданием, она раз за разом связывается с другими молекулами РНК и изготовляет все новые и новые белковые молекулы. Обычно одна молекула матричной РНК считывается сразу несколькими рибосомами, которые в ходе этого процесса синтезируют столько же одинаковых молекул одного и того же протеина. Такой комплекс матричной РНК с группой рибосом называется полирибосомой.

Основная последовательность работы «протеиновой машины»

Многие ключевые детали уникального метода конструирования синтетической рибосомы авторы пока не сделали достоянием гласности. Известно лишь, что экспериментаторы извлекли рибосомы из клеток кишечной палочки (E.coli) и разобрали их на части, удалив основные фрагменты рибосомальной РНК. После этого они вновь синтезировали эти фрагменты из отдельных коротких молекул РНК и объединили их с рибосомными белками. Таким образом, они не только произвели несколько миллиардов искусственных рибосом, но и опробовали их в работе. По словам авторов, рукотворные рибосомы уже продемонстрировали способность производить молекулы фермента люциферазы, благодаря которому жуки-светляки и их личинки испускают слабое зеленоватое свечение. Результаты Гарвардских исследователей трудно переоценить.

Евгений Биргер