【原】成功创造了自己移动的“最小”生命体

Wsz6868 2022-12-03 发布于浙江

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成功创造了自己移动的“最小”生命体

<重点>

◇向只靠最少的遗传信息生存的合成细菌中导入作为运动装置的蛋白质。 ◇确认球状的合成细菌会呈螺旋形状游动。 ◇对阐明尚不清楚的细胞运动能的起源做出了巨大贡献。

＜概要＞

大阪公立大学研究生院理学研究科宫田真人教授、木山花研究生(大阪市立大学研究生院理学研究科后期博士课程2年)、产业技术综合研究所柿泽茂行主任研究员等的研究小组认为，通过基因操作，使寄生在节肢动物和植物等中，被认为与在宿主体内反转自身螺旋方向游动的细菌的游动运动直接相关的蛋白质在只以最少的遗传信息生存的合成细菌内得以表达。结果确认了呈球状的合成细菌会呈螺旋形状游动。本研究得到的“游泳最小的合成细菌”可以说是拥有运动装置的最小生命。通过这项研究得到的知识，可以期待阐明细胞运动能力的起源和进化。本研究成果将于2022年12月1日(日本时间)在“Science Advances”上在线刊登。

本研究小组成立的，最小化细胞运动能力的起源和进化的合成细菌揭示的研究，是发现和兴奋的连续。今后几年，将以新的研究领域固定下来为目标。

<刊登杂志信息>

【发表杂志】科学进展Science Advances 【论文名称】基于螺原体游动的最小运动系统的重建，通过合成的最小细菌中的两种细菌活动素reconstitution of a minimal motility system based on spiro plasma swimming by two bacterial actins in a synthetic minimal bacterium 【作者】HanaKiyama，ShigeyukiKakizawa，YuyaSasajima，YuheiOTahara，MakotoMiyata 【刊登URL】https:///doi/10.1126/sci adv.ABO 7490

<研究背景>

行走、游泳、飞行等“运动”的起源可以追溯到细胞的运动。但是，在进化中细胞的运动是如何产生的，几乎不知道。本研究小组在2020年，通过仔细检查引起细胞运动的装置和机制，提出了以下建议。也就是说，提出了在代谢和增殖等细胞的基本活动中存在有动作的部分，该动作因突变而被放大，从而使细胞的运动进化的方案。这次的实验证实了这个想法。

<研究内容>

在本研究中，通过基因操作，在合成细菌syn3※2内表达了构成寄生于节肢动物和植物的细菌螺旋体※1的游动运动用装置的7个蛋白质。结果，球状的syn3变成螺旋形状，确认了和螺等离子体一样反转螺旋方向游泳(下图)。进而一个一个地排除7个蛋白质，相反在只表达1个或2个的条件下调查细胞的运动时，明确了只表达7个中的2个蛋白质就可以游泳。这两种蛋白质是构成动物肌肉的肌动蛋白的同类，称为MreB。 MreB蛋白广泛存在于细菌中，在螺旋体以外的细菌中，会形成短纤维，起到将合成细胞壁的酶引导到正确位置的轨道作用。本研究结果提示，在进化过程中，突变导致MreB纤维中形成了翻转螺旋结构及其方向的能力。此外，这也证实了本研究小组的建议，即维持生命的装置通过突变产生了运动。另外，本研究得到的“游动的syn3”可以说是拥有最小运动装置的最小生命。

<预期效果.今后的发展>

通过本研究成果，期待细胞运动能的起源和进化的阐明得以推进。另外，在应用方面，形成于最小细菌的最小运动装置，有望作为驱动模仿细胞的微型机器人的马达使用，也有望作为设计人工分子马达时的提示。

<资金信息>

科研经费基础研究( a )“病原细菌、Mollicutes纲中的3种运动机制” CREST研究“利用合成细菌JCVI syn3.0B和基因组操作构建细胞进化模型”(研究代表:宫田真人) https://www.jst./kis oken/crest/project/11111100/1111100 _ 2019.html 科学技术振兴机构( JST )“ERATO深津共生进化机构项目”(研究代表:深津武马) https://www.jst./erato/fu katsu /