我国学者成功模拟细菌子代的遗传过程
本报讯（特约记者 衣晓峰）哈尔滨工业大学化工与化学学院教授韩晓军科研团队在人造细胞领域取得重要进展：成功模拟细菌子代的遗传过程。此项成果为模拟原核细胞分裂的人造细胞构建，以及解决人造细胞领域遗传物质子代传递难题提供了坚实的理论基础。相关学术文章近日发表在国际期刊《自然·通讯》上。
细胞分裂准确地将遗传物质传递给后代，对生命活动至关重要。生物体进行细胞分裂，将亲代细胞复制的遗传物质平均分配到两个子细胞中。通过这种“手拉手”的接力方式，单细胞生物直接繁殖新的个体，多细胞生物由受精卵发育成新个体，也能使多细胞生物衰老、死亡的细胞及时得到补充。但迄今为止，人造细胞研究中尚缺乏质粒分离模块的构建，子代细胞中没有涉及遗传信息的传递。构建能动态模拟细菌质粒分离过程和分裂后基因遗传的人造细胞，成为这一领域的新课题。
韩晓军教授团队将人造细胞分裂、细菌质粒分离系统和无细胞蛋白质进行合成系统耦合，实现了子代细胞内的基因分配和蛋白质表达，成功模拟了细菌子代的遗传过程。ParMRC系统是细菌用于脱氧核糖核酸质粒分离最具代表性的系统之一，其中ParM蛋白是类肌动蛋白，可特异性与ParR蛋白结合，在三磷酸腺苷存在下聚合成蛋白丝；ParR蛋白是脱氧核糖核酸连接蛋白，两端可分别与ParM蛋白、parC脱氧核糖核酸相互“牵手”；作为一种丝粒位点，parC脱氧核糖核酸能够与ParR蛋白特异性地“联姻”在一起。
之后，科研团队将ParMRC系统纯化后，重组到人造细胞中。在ParR蛋白的帮助下，ParM蛋白丝将parC脱氧核糖核酸分离到人造细胞的两极。渗透压导致包含ParMRC系统和无细胞蛋白质合成系统的人造细胞发生形态改变，分裂后脱氧核糖核酸主动分配到子细胞中。研究团队最终运用无细胞蛋白质合成技术，在子代细胞中成功表达了绿色荧光蛋白，真实模拟了细菌的子代遗传。
业内专家指出，此项重要成果为构建具有脱氧核糖核酸主动分离能力且具有遗传功能的人造细胞提供了新视角、新思路，可为再生医学、癌症诊疗、药物输送和诊断工具研发等起到助力。
