人工細胞のエネルギー供給機構を強化(Energy Boost for Synthetic Cells)

ad

2026-07-10 マックス・プランク研究所

マックス・プランク陸上微生物学研究所(MPI Marburg)の研究チームは、人工細胞(合成細胞)に持続的なエネルギー供給機構を組み込み、より生物らしい機能を実現する新たな手法を開発した。研究では、細胞のエネルギー通貨であるATPを継続的に再生できる酵素システムを人工細胞内に導入し、外部から供給される基質を利用して長時間にわたりエネルギーを生み出すことに成功した。その結果、従来はATPの枯渇によって短時間で停止していたタンパク質合成などの生命活動を、より長期間維持できることが示された。さらに、このエネルギー供給系は人工細胞の代謝機能や自己維持能力の向上にも寄与し、将来的には環境変化に応答する高機能な合成細胞の構築につながる可能性がある。本研究は、生命現象の最小単位を理解する基礎研究だけでなく、バイオものづくり、創薬、バイオセンサーなどへの応用にも重要な一歩となる成果であり、人工生命研究の発展に新たな基盤を提供するものである。

人工細胞のエネルギー供給機構を強化(Energy Boost for Synthetic Cells)
Artificial cells operating the CETCH cycle, in which active CO2-fixation is shown by green fluorescence.© Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology/Ballinger

<関連情報>

人工呼吸鎖の直接統合による無細胞代謝の改善 Improving cell-free metabolism through direct integration of artificial respiratory chains

Owen D. Jarman, Nitin Bohra, Peter Claus, +1 , and Tobias J. Erb
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:July 2, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2613483123

Abstract

Energy-conserving mechanisms are essential in supporting cellular life. Yet in synthetic biology, it remains a challenge to reconstruct such processes from the bottom–up and integrate them with other biological functions to create complex systems with life-like properties. Recent efforts to build higher-order cell-free metabolic networks have suffered from the fact that their central oxidation reactions are not coupled to energy conservation, causing kinetic and thermodynamic limitations. Here, we developed an artificial respiratory chain that we tailored to sustain rapid electron transfer in a CO2-fixing 16-enzyme catalytic cycle (crotonyl-CoA/ethylmalonyl-CoA/hydroxybutyryl-CoA), while also exploiting the concurrent electron flow for adenosine triphosphate synthesis. We demonstrate how such artificial respiratory chains can be further diversified to accept multiple electron entries and coupled to other biological functionalities, such as cell-free transcription–translation networks. Altogether, our work highlights the opportunities and challenges of directly integrating energy conservation mechanisms when building toward self-sustaining/self-energizing artificial life-like systems.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました