Инженерные цианобактерии для межвидовой коммуникации
Исследователи из Лаборатории исследований растений MSU-DOE (PRL) и лаборатории Дэниела Дуката создали для цианобактерий — фотосинтезирующих микроорганизмов — новый способ коммуникации для контроля популяции.
В природе бактерии «общаются» с помощью белков и малых молекул. В этой двухкомпонентной системе одна бактерия «говорит», производя малую молекулу, которая выходит в окружающую среду, а другая улавливает эту молекулу и «слушает».
Исследователи встроили эти механизмы в цианобактерии. Работа опубликована в ACS Synthetic Biology.
«E. coli будет говорить, а цианобактерии — слушать. По сути, мы пытаемся воспроизвести механизмы коммуникации бактерий, существующие в природе», — сказал Манос Кокаракис, соавтор исследования.
В природе эти два вида не имеют общего «языка». Данная работа показывает, что диалог между видами возможен и что различные способы «говорения» и «слушания» могут менять исход коммуникации.
Такая инженерная коммуникация поможет исследователям выращивать цианобактерии в больших масштабах.
«Чтобы воссоздать устойчивость природных сообществ [цианобактерий], нам понадобятся некоторые из тех же стратегий, которые используют они», — отметил Дэнни Дукат. «Это шаг к этой цели, с конечной задачей создать сильное и стабильное сообщество, расширяющее потенциал для биопроизводства с помощью цианобактерий».
«Что действительно круто в этом механизме, так это то, что сигнал полностью пассивен и диффундирует в окружающую среду. Он не требует активного транспорта, поэтому клеткам это сделать очень «дешево»», — добавил Рис Риллема, соавтор исследования.
Исследования цианобактерий — относительно новая область, и инструментарий для работы с ними ограничен. Встраивание этой системы коммуникации значительно расширяет набор инструментов для работы с этими микроорганизмами.
«Следующий шаг — создание самоиндуцируемых систем в цианобактериях с использованием этого механизма», — продолжил Кокаракис. Это означает, что исследователям не придется инициировать коммуникацию — цианобактерии будут делать это самостоятельно.
«Есть дополнительное преимущество: [цианобактерии] фиксируют диоксид углерода», — добавил Риллема. Они поглощают CO2 из атмосферы, как растения. «Если вы производите углеродный субстрат, весь этот углерод извлекается из атмосферы и фиксируется в продукте, который вы затем продаете. Это хороший углеродно-нейтральный, с перспективой на углеродно-отрицательный вариант».