8月8日,記者從哈爾濱工業大學獲悉,該校化工與化學學院教授、城鄉水資源與水環境全國重點實驗室成員韓曉軍團隊在人造細胞研究領域取得重要進展,該研究為自主人造細胞的構建奠定了基礎。相關研究成果發表在學術期刊《美國化學會志》上。
核苷酸是RNA合成的必要成分,以簡單的化合物從頭合成核苷酸對生命活動來說至關重要。目前,人造細胞研究中轉錄過程均依賴預先添加的核苷酸而非內源合成,這限制了人造細胞的自主性和長期穩定性,在人造細胞內原位合成核苷酸以維持RNA轉錄仍是巨大挑戰。

針對上述難題,韓曉軍教授團隊在人造細胞內實現了核苷酸從頭合成代謝通路的構建,并將合成的核苷酸用于RNA轉錄。該代謝通路以NH4HCO3為起點合成尿苷三磷酸(UTP),包括氨甲酰磷酸合成酶(CPS)、天冬氨酸轉氨甲酰基酶(ATC)、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。同時引入由肌酸激酶(CK)和磷酸肌酸組成的ATP再生系統以驅動該代謝途徑。在優化的條件下,180分鐘內可產生0.85毫摩爾每升的UTP,與CTP、GTP、ATP和T7 RNA聚合酶共同實現了人造細胞內的RNA轉錄。人造細胞內UTP從頭合成代謝通路及其后續RNA轉錄的成功實現為自主人造細胞的構建奠定了堅實基礎。
(哈爾濱工業大學供圖)
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