Фотосинтезирующие бактерии дают биологам новый ценный инструмент
Фотосинтезирующие бактерии Synechocystis, существующие на Земле 2,7 миллиарда лет, стали источником нового биологического регуляторного инструмента, разработанного биоинженерами Университета Райса.
Эти бактерии производят белковый путь UirS-UirR, который чувствует присутствие УФ-фиолетового света (длины волн 380–420 нм) и активирует моторный белок, перемещающий одноклеточный организм в более безопасную среду. Путь не реагирует на другие длины волн.
Исследователи из лаборатории синтетического биолога Джеффри Табора превратили эти бактериальные белки в фотореверсивные транскрипционные регуляторы и установили их в бактерии Escherichia coli для лабораторных испытаний. Результаты опубликованы в журнале ACS Synthetic Biology.
Ключевые преимущества нового инструмента:
- Уникальная спектральная специфичность: Это единственный оптогенетический инструмент, реагирующий исключительно на УФ-фиолетовый свет. Это позволяет программировать цепи без оптического перекрестного взаимодействия с уже существующими инструментами, реагирующими на красный и зеленый свет.
- Высокая скорость: Переключение состояния (включение/выключение) занимает около 10 минут, в отличие от некоторых других сенсоров, которым требуются часы.
- Реверсивность: Цепь можно включать УФ-светом и выключать зеленым светом, или наоборот, в зависимости от конструкции.
Применение и потенциал
Новый инструмент позволит лучше изучать и контролировать биологические сети, состоящие из множества взаимодействующих генов. Он перспективен для:
- Конструирования метаболических путей для производства лекарств или промежуточных продуктов (например, для пластиков).
- Создания систем «точно в срок» на клеточном уровне, где процесс включается только при необходимости, что повышает выход продукта и снижает затраты ресурсов клетки.
Как отметила соавтор исследования Прабха Рамакришнан, цель работы — предоставить научному сообществу хорошо сконструированный и охарактеризованный инструмент для широкого использования.