Roadmap Toward Assembling Minimal Protocells (Artificial Cells)

إن تجميع جزيئات اصطناعية بسيطة في خلية اصطناعية قادرة عى محاكاة الخصائص الشبيهة بالحياة ، سيمثل علامة فارقة رئيسية نحو الانتقال من المادة الغير الحية إلى الحياة. إن تصورنا للحياة الاصطناعية ) protocells ( يعرّف نفسه عى أنه رؤية جديدة تقوم عى مفهوم بسيط. توفير مجموعة من الوظائف الأساسية، والحد من التعقيد الهيكلي للنظام الذي يحافظ عى هذه الوظائف، والتأكد من أن كل وحدات البناء تقوم بالتجميع الذاتي وتدعم بشكل متكافئ حياة كل منها. لدينا protocell كيان يحركها الصور التي تدمج ث اث وظائف والمجاميع الجزيئية المرتبطة بها: ) i( حاوية للدهون )حويصلة(،) ii ( نظام التمثيل الغذائي للصور )المادة الدهنية(،) iii ( الجين proto (oligonucleotide ( التي تؤثر عى حركية التمثيل الغذائي. خطوات التجميع الرئيسية هي تغليف كل من الس ائف الدهنية و oligonucleotides داخل المرحلة amphiphilic الحويصلة )مرحلة الماء( ثم تحفز عملية التمثيل الضوئي للدهون. يحدد الجمع بين هذين النظامين الفرعيين كائنًا أساسيًا بسيطًا للغاية. في هذا الاقتراح نقدم نتائج تجريبية لربط المادة غير الحية والمعيشة، مما يدل عى الحياة التي هي مختلفة وأبسط بكثير من الحياة المعاصرة. إن التعاون التحفيزي البسيط والمقتضب بشكل وثيق بين الجينات والأيض والحاويات يشكل التصميم الذي يقوم عليه بروتوسولنا. آلة جزيئية ذاتية التعقيد في أضيق الحدود. إن الجين البروتيني ذاتي التكاثر الذاتي المتقدم قادر عى معالجة الس ائف )نظام التمثيل الغذائي للصورة( إلى كتل بناء )الأحماض الدهنية( التي تستخدم لزراعة الحاوية الاصطناعية )الحويصلة(.

Assembling simple synthetic molecules into an artificial cell capable of simulating life-like characteristics will represent a major milestone towards understanding how living cells can arise. Our concept concerning artificial cells (protocells) is a new vision based on a simple concept; provide a set of essential functionalities, reduce the structural complexity of the system that sustain these functionalities, and ensure that all building blocks self-assemble and equally support each other’s subsistence. Our protocell is a photo-driven entity that integrates three functionalities and their associated molecular aggregates: (i) a lipid container (vesicle), (ii) a photo-metabolic system (lipid precursor), (iii) proto-gene (oligonucleotide) that influences the metabolic kinetics of the entity. The main assembly step encapsulates both the lipid precursors and the oligonucleotides within the vesicle’s amphiphilic phase (water phase) then trigger the photosynthesis of the lipids. The combination of these two subsystems defines a very simple protocell capable of self-sustenance. In this proposal we present the roadmap towards bridging nonliving and living matter and demonstrate properties that are similar yet different and much simpler than contemporary life. A simple yet tightly coupled catalytic cooperation between a proto-gene, metabolism, and container forms the design underpinning our protocell; a minimalistic self-replicating molecular machine. The artificial self-replicating proto-gene is capable of processing phot activated precursors into building blocks (fatty acid) that are used to grow the artificial container (vesicle).