Ускорение метаболической инженерии: новый метод целевой протеомики

Исследователи из Объединенного института биоэнергетики (JBEI) Министерства энергетики США разработали метод "целевой протеомики", который ускоряет и улучшает идентификацию и количественное определение специфических белков в клетке или микроорганизме. Этот метод призван помочь в создании новых метаболических путей для микробного производства ценных химических продуктов, таких как биотопливо или лекарства.

Суть метода

Метод основан на масс-спектрометрии с мониторингом выбранных реакций (SRM), которая позволяет быстро обнаруживать и количественно определять множество целевых белков в сложных смесях. В сочетании с жидкостной хроматографией (LC) анализ SRM обеспечивает высокую селективность и чувствительность, устраняя фоновый сигнал и шум. Это достигается за счет мониторинга только двух точек массы — массы пептида и массы специфического фрагмента.

«Инженеры-метаболики и синтетические биологи могут использовать наш метод направленной протеомики для получения полезной информации об уровнях белков в своих организмах, что, в свою очередь, можно использовать для планирования ценных последующих экспериментов», — говорит Кристофер Петцольд, руководитель исследования.

Практическое применение и результат

Эффективность метода была продемонстрирована на примере Escherichia coli, сконструированной для производства аморфа-4,11-диена (сесквитерпена). Анализ выявил два белка мевалонатного пути — мевалонаткиназу и фосфомевалонаткиназу дрожжей — в качестве потенциальных "узких мест".

После кодон-оптимизации генов, кодирующих эти ферменты, и их экспрессии с более сильного промотора, уровни этих белков значительно улучшились. Это привело к более чем трехкратному увеличению конечного титра аморфа-4,11-диена — до более чем 500 миллиграммов на литр.

Перспективы

В настоящее время команда JBEI внедряет вариацию метода — "планируемый SRM", который позволит легко обнаруживать и количественно определять до 100 белков в одном эксперименте, занимающем менее двух часов.