Рибосома как переключатель: RATEX делает клетки программируемыми компьютерами

Исследователи Университета науки и технологий Пхохан (POSTECH, Южная Корея) разработали принципиально новую платформу синтетической биологии — RATEX (Ribosome-Assisted Transcriptional EXpression controller). Работа опубликована в международном журнале *Angewandte Chemie* и стала своего рода переворотом в области создания генетических схем: впервые рибосому — клеточную «машину» для сборки белков — превратили в интеллектуальный переключатель, способный одновременно обрабатывать до шести типов входных молекулярных сигналов.

Что такое генетическая схема и зачем она нужна

В электронике логические схемы принимают сигналы (например, 0 и 1) и вырабатывают ответ на основе заданных правил. Синтетические биологи годами пытаются создать аналог таких схем внутри живых клеток: чтобы клетка распознавала несколько условий одновременно и реагировала запуском или блокированием нужного гена.

Применения широки: умные терапевтические клетки, производящие лекарство только в опухолевой среде; бактерии, синтезирующие нужное вещёство лишь при сочетании нескольких промышленных условий; тест-системы, реагирующие на несколько биомаркеров одновременно.

Как работает RATEX

Ключевая идея — «повышение в звании» рибосомы. Обычно рибосома просто читает РНК-инструкции и собирает белки. Профессор Чонмин Ким и его группа показали, что рибосому можно «научить» делать паузы в строго определённых местах РНК — когда в клетке присутствуют определённые молекулы. Эта пауза становится сигналом: запускать или нет транскрипцию (считывание) следующего гена.

Такая архитектура, названная TTC (Translation-to-Transcription Converter), позволяет переводить результат одного процесса (трансляции) в управляющий сигнал для другого (транскрипции). Это базовый строительный блок платформы RATEX.

Ключевые характеристики системы:

• Обрабатывает одновременно до шести типов входных сигналов: РНК-молекулы, метаболиты и малые молекулы-лиганды.
• Реализует сложные логические операции («И», «ИЛИ», «НЕ» и их комбинации) внутри одной молекулы РНК.
• Обеспечивает до 1492-кратный диапазон регуляции экспрессии генов — рекордный показатель для РНК-схем.
• Испытана на регуляции морфологии клетки и пространственной организации внутриклеточных структур.

Что это меняет

«Ключевой вклад исследования — бесшовная интеграция клеточного принятия решений на стадии трансляции для транскрипционного контроля», — говорит профессор Ким. RATEX открывает путь к масштабируемым многоуровневым генетическим программам внутри живых клеток — без громоздкой аппаратуры, лишь силами молекулярной биологии.

Читайте также по теме: исследованиях белков и клеточных механизмов.

**Изображение:** схема работы рибосомы-переключателя, молекулярная модель РНК с точками паузы, лаборатория синтетической биологии.