Природа полагается на ферменты для ускорения энергоемких биохимических реакций, необходимых для сохранения жизни. Однако не все природные ферменты одинаково подходят для всех типов реакций. Искусственно созданные катализаторы гораздо более универсальны, поскольку они могут способствовать большему количеству процессов химического синтеза.Следовательно, существует большой потенциал введения искусственных катализаторов в живые клетки и органы, чтобы изменить функции клеток на генетическом уровне или создать лекарство из безвредного предшественника в самой клетке.
Однако такие катализаторы часто работают только в строго контролируемых условиях, которые практически невозможно достичь в живых клетках.Каскад искусственных компонентовЧтобы преодолеть это ограничение, исследователи из университетов Базеля (профессор Томас Уорд) и Женевы (профессор Стефан Матилль) и из ETH Zurich (профессор Мартин Фуссенеггер) разработали низкомолекулярный катализатор, который может управлять переключением генов. Если этот переключатель активирован, запускается желаемая функция ячейки.
Для текущего исследования исследователи создали металлофермент — биосовместимый белок, в который включен каталитически активный металлический фрагмент (в данном случае рутений). С помощью этого метода им впервые удалось разработать искусственный металлофермент, способный проникать в клетку млекопитающих.
Попав в клетку, металлофермент, подобно троянскому коню, задействовал свою каталитическую функцию и ускорил производство определенного гормона щитовидной железы. Затем этот гормон активировал переключение синтетического гена, что привело к созданию флуоресцентного белка, называемого люциферазой.Новый вид химии в живых организмахИсследование, опубликованное в Nature Communications, доказывает возможность инновационного подхода, который нацелен на развитие функций клеток и нацелен на дополнение традиционных биохимических процессов.
Работа является хорошим примером возможностей, предлагаемых сочетанием синтетической биологии и металлоорганической химии для контроля функций клеток в живых организмах.