人工细胞分裂离现实更近了一步

代尔夫特理工大学的研究人员成功地复制了生物学机制，这对于实验室细菌的细胞分裂至关重要。这项研究是大型项目中的重要一步，其最终目标是创建一个能够自我维持和分裂的完全人造的细胞。研究人员在《自然通讯》上发表了他们的发现。

即使在相对简单的细菌细胞中，分裂也是一个高度复杂的过程。首先，必须复制细菌DNA。接下来，蛋白质，即细胞的主力，将DNA的拷贝转运至细胞的两个极。然后，在细胞中间，形成一个由特殊蛋白质组成的环。当细胞准备分裂时，这个所谓的Z环会挤在一起，形成两个相同的子细胞。

大多数细菌中形成Z环的蛋白质总是在细胞中间整齐地排列。但是他们怎么知道中间在哪里呢?为此，细胞使用其他蛋白质，总共三种：MinC，MinD和MinE。它们共同构成了Min系统。MinD 蛋白喜欢将自身附着在细胞内膜上。MinE蛋白的功能是将MinD赶走。还有MinC蛋白?这是一位乘坐MinD和MinE蛋白的乘客。

这三种蛋白质之间的相互作用可以描述为标签游戏，其中MinE蛋白从膜上去除MinD。被赶走的MinD蛋白找到了一个新的点，在那里它们可以将自身附着在膜上，然后再次被赶走。这种集体行为会产生Min蛋白波(参见图片)，这些蛋白从细胞的一个极移到另一个极。

这些蛋白质波(振荡)在细胞中形成梯度。在两极发现的Min蛋白浓度最高，而在中间的Min蛋白浓度最低。这是第三个Min蛋白(搭便车MinC)进入的地方。它的功能是抑制Z环的形成。由于在电池的中间只有很少的一部分，因此Z形环可以在其中自由形成。

合成细胞

荷兰代尔夫特理工大学的研究人员与荷兰国内外的同事一起，试图建造一个合成细胞。这个想法是首先在实验室中分别重建所有必需的模块，然后将它们组合在一起以形成功能性的人造单元。除法就是这样一个模块，它又由多种相互配合的机制组成，其中之一就是Min系统。

TU Delft的Christophe Danelon小组现已成功地在人工制造的囊泡(即所谓的脂质体)中复制了Min系统。这三种蛋白质都是从它们的基因直接在此类脂质体内表达的，这一过程称为无细胞蛋白质合成。首席研究员艾丽莎·戈迪诺(Elisa Godino)解释说：“但是仅将这三个基因的DNA插入脂质体中是不够的。” 她比较了为基因创造适合烹饪的环境。“每种蛋白质都需要有一定数量的蛋白质，这些蛋白质只能在适当的条件下发挥作用。很多时间和研究已经投入到微调我们的配方中。”

最终，研究人员设法在脂质体中重建Min系统。通过她的显微镜，伊丽莎·戈迪诺(Elisa Godino)看到了特征性的蛋白质波，表明该系统正常工作。下一步是重建负责构建上述Z形环的机制。戈迪诺说：“我们已经证实，我们制造的Min系统与Z形环的核心部件正确地相互作用。”

研究人员希望在不久的将来结合这两种细胞分裂机制，这无疑将带来许多新的挑战。但仍然：合成细胞正在逐步成为现实。

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