Mesterséges fehérjegyárak készültek - újabb nagy lépés a mesterséges élet létrehozásához

Mesterséges riboszómák előállításáról számoltak be a Harvard Egyetemen megrendezett, az élet eredetével foglalkozó konferencia egyik tudományos szimpóziumán az elmúlt hétvégén. Egyre több olyan eredmény születik, amelyek egy mesterséges organizmus létrehozását alapozhatják meg.

Riboszóma számítógépes modellje

George Church, az egyetem orvosi karának genetikaprofesszora március 7-én hozta először nyilvánosságra, hogy munkatársával több milliárd olyan szintetikus riboszómát sikerült előállítaniuk, amelyek képesek egy hosszú, összetett fehérjének, a szentjánosbogár luciferáz nevű enzimjének a szintetizálására.

A riboszómák a sejtek "fehérjegyárai": RNS-molekulákból (riboszomális RNS) és fehérjékből álló, minden sejtben megtalálható sejtszervecskék, amelyek képesek előállítani a génekben kódolt fehérjéket. A fehérjék (proteinek) az élő szervezetek alapvető építőanyagai, és nélkülözhetetlenek az élőlények mindennapi működésében, anyagcseréjében is.

Church és kutatótársa, Michael Jewett a kísérleteihez Escherichia coli baktériumot használt. A baktériumból kivonták annak természetes riboszómáit, majd alkotórészeikre bontották őket. Az alkotórészek közül először eltávolították a fő riboszomális RNS-t, majd különálló molekulákból újraszintetizálták azt. Végül működőképes riboszómákat hoztak létre.

"Nem készítettünk mesterséges életet, és nem is ez volt a fő célunk, de ez az eredmény jelentős lépés ebbe az irányba" - mondta Church előadásában. "Mivel minden élő rendszernek kulcsfontosságú eleme a fehérjeszintézisért felelős riboszóma, mesterséges előállítása újabb lépés a mesterséges élet felé."

A kutatók elsődleges célja a riboszómák ipari felhasználásának megkönnyítése volt. A gyógyszeripar jelenleg nagy mennyiségben gyárt fehérjéket természetes riboszómák alkalmazásával. Ezek azonban - érthető módon - nem az ipari igények kielégítésére fejlődtek az evolúció évmilliói folyamán. Church állítása szerint azzal, hogy képesek mesterségesen előállítani a riboszómákat, egyúttal képesek azokat úgy alakítani, hogy jobban megfeleljenek az ipari igényeknek. Az egyik lehetséges felhasználási terület tükörkép-fehérjék előállítása lehet. A gyógyszeriparban előállított tükörkép-fehérjék például ellenállóbbak lehetnek az enzimek lebontó hatásával szemben, így hosszabb lehetne az élettartamuk. Előfordulhat az is, hogy a tükörkép-fehérjének kevesebb lenne a mellékhatása, mint a "normális" fehérjének.

Visszatérve a mesterséges élethez, Church és Jewett úgy véli, hogy a mesterséges riboszóma előállítása és fehérjeszintézisre késztetése a mesterséges sejt létrehozásának egyik legnehezebb lépése. Még őket is rendkívül meghökkentette, hogy mindössze egy év leforgása alatt sikerült megvalósítaniuk ezt a feladatot.

A kutatók szerint a mesterséges élet elkészítéséhez a végső - legnehezebb - feladat egy 151 génből álló genom létrehozása. Sokak szerint ez az a minimális genomméret, amely egy működő, önmagát replikáló sejt elkészítéséhez szükséges. Ha ezt a feladatot is sikerül megoldani, akkor már szinte "gyerekjáték" egy mesterséges élő sejt összeállítása.

A konferencián számos neves kutató vett részt, köztük a humán genom elemézését új módszerrel és gyorsabban elvégző Craig Venter, aki a szélsőséges környezeti viszonyokat kedvelő (extremofil) organizmusok kutatása kapcsán arról beszélt, hogy az egyre bővülő genetikai adatbázisból az ipari megrendelő választja ki a jövőben azokat a géneket, amelyek a számára szükséges mesterséges sejt szintetikus genomjához kellenek. Egyébként Venter laboratóriumában, a marylandi székhelyű J. Craig Venter Intézetben (JCVI) hoztak létre - elsőként a világon - olyan mesterséges DNS-molekulát, amely egy baktérium teljes örökítőállományát hordozza (részletesen lásd korábbi cikkünkben).

Jack Szostak, a Harvard Orvostudományi Egyetem molekuláris biológusa az úgynevezett elősejtekkel kapcsolatos kísrleteiről beszélt. Az általa előállított elősejteket - az élő sejtekhez hasonlóan - zsírszerű anyagokból (úgynevezett lipidmolekulákból) álló kettős membrán határolja el a környezettől, és saját maguk másolására képes, előre szintetizált nukleinsavakat tartalmaznak. Egy olyan folyamat segítségével, amely fölhasználja a Napból vagy a kémiai reakciókból származó energiát, az elősejtek önmagukat másoló (szaporodó) és fejlődő rendszert hozhatnának létre, ami a kutatók szerint kielégítené az élet definícióját. Azonban nem hasonlítana semmilyen mai életformához, de talán hasonlítana az élet kezdeti formájához, vagy a Világegyetemben esetleg másutt előforduló életformákhoz. (részletesebben lásd a Születőben egy új, mesterséges életforma című korábbi cikkünkben).