- 6 次围观
合成生物学正日益成为一种理解生命的强大工具，其途径是构建功能由其基因组编码的最小化合成细胞。细胞的一项基本功能是胞裂，即细胞分裂的最后一步，它切断两个新生子细胞之间的最后连接。胞裂的重构极具挑战性，因为细胞膜的重排在能量上是不利的。在本文中，我们展示了一种用于合成细胞的最小单组分胞裂机器，采用的是细菌蛋白动力蛋白A（DynA）；该蛋白具有独特能力，能够在膜颈内部驱动膜断裂。由于DynA分子量较大（137 kDa），且其结构中存在一个疏水性的脂质结合环，该合成细胞模块的无细胞表达变得复杂。我们通过在含有高比例带负电脂质的脂质囊泡内表达DynA，克服了这些挑战。我们发现，DynA在哑铃形囊泡的连接桥处富集，并在此驱动膜断裂和完整分裂。通过基因组编码来监测DynA动态的能力，进一步为胞裂机制提供了线索，包括其在膜颈处的协同富集以及对膜颈的收缩。最后，我们证明，仅较小的（71 kDa）动力蛋白D1结构域就能发挥相同功能，这有利于未来与其他合成细胞模块的整合，因为其显著更小的基因尺寸可减轻合成基因组的负担。这种自主运行的胞裂机器提供了首个可自我分裂的合成细胞实例，标志着朝向构建能够可持续复制的合成细胞迈出了重要一步。
c.dekker{at}tudelft.nl
摘要
信息/历史
指标
补充材料
预览 PDF
摘要
合成生物学正逐渐成为理解生命的强大工具，其方法是构建功能由其基因组编码的最小合成细胞。细胞的一项基本功能是胞质分裂末期切断，即细胞分裂的最后一步，它会断开两个新生子细胞之间的最后连接。末期切断的重构具有挑战性，因为重新排列细胞膜在能量上是不利的。在此，我们展示了一种用于合成细胞的最小单组分末期切断机制，该机制利用细菌蛋白 dynamin A（DynA），而 DynA 具有独特能力，能够驱动膜颈内部的断裂。由于 DynA 分子量较大（137 kDa），且其结构中存在一个疏水性的脂质结合环路，这一合成细胞模块的无细胞表达较为复杂。我们通过在含有高比例带负电脂质的脂质囊泡内表达 DynA，克服了这些挑战。我们发现，DynA 富集于哑铃形囊泡的桥部，并在此驱动膜断裂和完全分裂。通过基因组编码来监测 DynA 动态的能力，还进一步为末期切断机制提供了线索，包括其在膜颈处的协同富集以及对膜颈的收缩。最后，我们证明，仅较小的（71 kDa）dynamin D1 结构域本身也能发挥相同功能；这有利于未来与其他合成细胞模块的整合，因为其显著更小的基因尺寸减轻了合成基因组的负担。这一自主运行的末期切断机制构成了首个可自我分裂的合成细胞实例，标志着朝向构建能够可持续复制的合成细胞迈出了重要一步。
利益冲突声明
作者声明不存在竞争性利益。
已声明资助信息
荷兰科学研究组织（NWO/OCW），“构建合成细胞（BaSyC）”引力计划
版权
本预印本的。
本文依据
CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可证
发布。
返回顶部
上一篇
下一篇
发表于 2026 年 7 月 22 日。
下载 PDF
补充材料
电子邮件
感谢您有意帮助传播 bioRxiv。
您的电子邮箱
*
您的姓名
*
发送至
*
请输入多个地址，每行一个，或以逗号分隔。
您将发送以下内容的电子邮件
基因组编码的单蛋白分裂体驱动的合成细胞分裂
邮件主题
（您的姓名）已从 bioRxiv 转发一个页面给您
邮件正文
（您的姓名）认为您会希望查看 bioRxiv 网站上的这个页面。
您的个人留言
验证码
此问题用于测试您是否为人类访客，并防止自动垃圾信息提交。
分享
基因组编码的单蛋白分裂体驱动的合成细胞分裂
Charu
Sharma
，
Nikki
Nafar
，
Jacob
Kerssemakers
，
José Fernandez
Gutierrez
，
Gijsje H.
Koenderink
，
Cees
Dekker
bioRxiv
2026.07.21.739846；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.07.21.739846
分享本文：
复制
引文工具
基因组编码的单蛋白分裂体驱动的合成细胞分裂
Charu
Sharma
，
Nikki
Nafar
，
Jacob
Kerssemakers
，
José Fernandez
Gutierrez
，
Gijsje H.
Koenderink
，
Cees
Dekker
bioRxiv
2026.07.21.739846；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.07.21.739846
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.21.739846v1?rss=1
🏷️ 合成细胞 胞裂重构 DynA蛋白 膜断裂 无细胞表达 脂质囊泡