人造细胞内核苷酸从头合成代谢通路构建

　　8月8日，记者从哈尔滨工业大学获悉，该校化工与化学学院教授、城乡水资源与水环境全国重点实验室成员韩晓军团队，在人造细胞内构建核苷酸从头合成代谢通路。该进展为自主人造细胞的构建奠定了基础。相关成果发表于学术期刊《美国化学会志》。

　　核苷酸是合成RNA的必要成分。以简单化合物从头合成核苷酸，对生命活动来说至关重要。目前，人造细胞研究中转录过程均依赖预先添加的核苷酸，而非内源合成，这限制了人造细胞的自主性和长期稳定性，在人造细胞内原位合成核苷酸以维持RNA转录仍是巨大挑战。

　　针对上述难题，研究团队在人造细胞内实现了核苷酸从头合成代谢通路的构建，并将合成的核苷酸用于RNA转录。该代谢通路以碳酸氢铵为起点合成尿苷三磷酸（UTP），包括氨甲酰磷酸合成酶（CPS）、天冬氨酸转氨甲酰基酶（ATC）、二氢乳清酶（DHO）、二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）、磷酸核糖焦磷酸激酶（RPPK）、尿苷5′-单磷酸合成酶（UMPs）、尿苷酸激酶（UK）和核苷二磷酸激酶（NDK）8种酶。同时，研究引入由肌酸激酶（CK）和磷酸肌酸组成的ATP（三磷酸腺苷）再生系统以驱动该代谢途径。在优化条件下，3小时内可产生0.85毫摩尔每升的UTP，与CTP、GTP、ATP和T7 RNA聚合酶共同实现了人造细胞内的RNA转录。人造细胞内UTP从头合成代谢通路及其后续RNA转录的成功实现，为自主人造细胞的构建奠定了坚实基础。