Созданы светолюбивые дрожжи: новые возможности для изучения эволюции, биотоплива и старения клеток
Исследователи из Школы биологических наук Технологического института Джорджии создали один из первых в мире штаммов дрожжей, которые лучше растут на свету. Работа опубликована в Current Biology.
"Мы были потрясены тем, насколько просто превратить дрожжи в фототрофов (организмы, способные улавливать и использовать энергию света)", — говорит ведущий автор исследования Энтони Бурнетти. — "Все, что нам нужно было сделать, — это перенести один ген, и они стали расти на 2% быстрее на свету, чем в темноте".
Ключевой метод: простой перенос гена
- Вместо сложного механизма фотосинтеза растений использовали более простой белок — родопсин, способный преобразовывать свет в энергию.
- Ген родопсина, синтезированный из паразитического гриба, перенесли в обычные пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae).
- Этот ген кодирует вакуолярный родопсин, который встраивается в вакуоль клетки и создает химический градиент, превращаемый в энергию.
Эволюционное значение
- Такой перенос гена между неродственными организмами называется горизонтальным переносом генов.
- Эксперимент моделирует, как родопсины легко распространялись в природе: "Это говорит о том, что подобной системе, по крайней мере иногда, действительно легко выполнять свою работу в новом организме", — поясняет Бурнетти.
Перспективы применения
- Эволюционная биология: Исследователи планируют внедрить фототрофию в свою модель "снежинкообразных дрожжей" из долгосрочного эксперимента по эволюции многоклеточности (MuLTEE), чтобы изучить, как доступ к свету повлияет на эволюцию многоклеточности.
- Биотехнологии: "Солнечные" дрожжи могут улучшить биопроизводство, например, синтез биотоплива.
- Исследование старения: Поскольку функция вакуоли связана со старением клеток, начато сотрудничество для изучения влияния родопсинов на замедление возрастных изменений у дрожжей.
Работа демонстрирует, как простое генетическое изменение может наделить организм принципиально новым способом получения энергии, открывая пути для фундаментальных и прикладных исследований.