Внутри живых клеток происходят многочисленные процессы , от репликации и восстановления ДНК до синтеза и переработки белка. В клетке за каждый процесс отвечает отдельная компонента, выделенная в пространстве — органелла.
Одним из наиболее важных процессов в клетке является синтез белка. Синтез белка на основе информации из мРНК производят рибосомы — они узнают трехбуквенные кодоны на мРНК и сопоставляют с ними соответствующие антикодоны тРНК. Если бы можно было спроектировать органеллу так, чтобы она выполняла функции рибосомы и использовала для трансляции РНК другие кодоны и антикодоны, функции полученного белка также можно было бы изменить. Это можно реализовать за счёт рекрутирования рибосом.
Чтобы исключить вмешательство трансляции клетки-хозяина, ученые разработали «ортогональную» систему синтеза белка. Органелла сможет синтезировать то, что не может клеточная рибосома: супрессорная тРНК позволяет продолжать синтез полипептида дальше, без отщепления белка. Дело в том, что супрессорная тРНК распознаёт стоп-кодоны, но вместо того, чтобы закончить трансляцию (как это сделала бы тРНК), включает в этом месте аминокислоту, так как в процессе участвует аминоацил-тРНК-синтетаза.
Органеллы бывают мембранными и безмембранными, и последние имеют ряд преимуществ: в частности, большие молекулы могут легче входить и выходить в органеллу, так как она не отделена от остальной клетки мембранным барьером — только границей раздела фаз. Такой раздел похож на границу двух несмешивающихся жидкостей — например, воды и масла. Благодаря этому, органелла не смешивается с клеткой, в которой расположена, но при этом не имеет препятствий для доступа к трансляционным механизмам клетки. Рибосома является безмембранной органеллой, в то время как митохондрия или ядро — мембранные.
Исследование направлено на уменьшение полученных органелл — большие трехмерные органеллы исследователи превратили в двумерные «плёнки» на поверхности клеточной мембраны. .За счёт этого в клетке станет возможно разместить больше органелл.
Этот метод позволяет ученым не только создавать белки с уникальными функциями, но и проложит путь к образованию полусинтетических клеток. Результаты опубликованы в журнале Cell.
