人造細(xì)胞內(nèi)核苷酸從頭合成代謝通路構(gòu)建
222科技日?qǐng)?bào)訊 （記者朱虹 通訊員梁英爽）8月8日，記者從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉，該校化工與化學(xué)學(xué)院教授、城鄉(xiāng)水資源與水環(huán)境全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員韓曉軍團(tuán)隊(duì)，在人造細(xì)胞內(nèi)構(gòu)建核苷酸從頭合成代謝通路。該進(jìn)展為自主人造細(xì)胞的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)會(huì)志》。
核苷酸是合成RNA的必要成分。以簡單化合物從頭合成核苷酸，對(duì)生命活動(dòng)來說至關(guān)重要。目前，人造細(xì)胞研究中轉(zhuǎn)錄過程均依賴預(yù)先添加的核苷酸，而非內(nèi)源合成，這限制了人造細(xì)胞的自主性和長期穩(wěn)定性，在人造細(xì)胞內(nèi)原位合成核苷酸以維持RNA轉(zhuǎn)錄仍是巨大挑戰(zhàn)。
針對(duì)上述難題，研究團(tuán)隊(duì)在人造細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)了核苷酸從頭合成代謝通路的構(gòu)建，并將合成的核苷酸用于RNA轉(zhuǎn)錄。該代謝通路以碳酸氫銨為起點(diǎn)合成尿苷三磷酸（UTP），包括氨甲酰磷酸合成酶（CPS）、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲?；福ˋTC）、二氫乳清酶（DHO）、二氫乳清酸脫氫酶（DHODH）、磷酸核糖焦磷酸激酶（RPPK）、尿苷5′-單磷酸合成酶（UMPs）、尿苷酸激酶（UK）和核苷二磷酸激酶（NDK）8種酶。同時(shí)，研究引入由肌酸激酶（CK）和磷酸肌酸組成的ATP（三磷酸腺苷）再生系統(tǒng)以驅(qū)動(dòng)該代謝途徑。在優(yōu)化條件下，3小時(shí)內(nèi)可產(chǎn)生0.85毫摩爾每升的UTP，與CTP、GTP、ATP和T7 RNA聚合酶共同實(shí)現(xiàn)了人造細(xì)胞內(nèi)的RNA轉(zhuǎn)錄。人造細(xì)胞內(nèi)UTP從頭合成代謝通路及其后續(xù)RNA轉(zhuǎn)錄的成功實(shí)現(xiàn)，為自主人造細(xì)胞的構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
