哈工大化工与化学学院韩晓军教授团队研究成果解决人造细胞领域遗传物质子代传递难题

哈工大全媒体（梁英爽 赵晶晶 文/图）近日，化工与化学学院教授、城市水资源与水环境国家重点实验室成员韩晓军团队在人造细胞研究领域取得重要进展。相关成果以《含Par系统人造细胞可用于模拟细菌质粒分离与遗传的研究》（Investigation of artificial cells containing the Par system for bacterial plasmid segregationand inheritance mimicry）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该成果为模拟原核细胞分裂的人造细胞构建、解决人造细胞领域遗传物质子代传递难题提供基础。

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，是生命的重要特征。目前，人造细胞研究中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是该领域的重大挑战。

基于上述挑战，韩晓军教授团队模拟了细菌子代遗传过程，将人造细胞分裂、细菌质粒分离系统和无细胞蛋白质合成系统耦合，实现了子代细胞内的基因分配和蛋白质表达，模拟了细菌子代遗传过程。ParMRC系统作为细菌DNA分离最具代表性的系统之一，经纯化重组到人造细胞中。在ParR蛋白的帮助下，ParM蛋白丝将parC DNA分离到人造细胞两极。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变，分裂后DNA主动分配到子细胞中，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，模拟了细菌的子代遗传。该成果为构建具有DNA主动分离能力且具有遗传功能的人造细胞奠定基础。

哈工大为论文唯一通讯单位。韩晓军教授为论文唯一通讯作者。化工与化学学院博士研究生赵晶晶为论文第一作者。

该研究获国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金重点项目、黑龙江省头雁团队原创探索基金、中央高校基本科研专项资金等资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49412-9

人造细胞中细菌质粒分离和遗传模拟