Часы из генетически модифицированных бактерий

И только недавно Джефф и его коллеги в своей лаборатории биодинамики (Biodynamics Lab) смогли создать очень точную микроструйную систему, контролирующую условия, в которых размножались E. coli. Она помогла биологам установить, какие именно изменения состояния среды и как отразились на частоте мерцания.

На рисунке – зависимость периода осцилляций (вертикальная шкала, в минутах) от различных факторов. IPTG – изопропилтиогалактозид, заставляющий работать гены E. coli определённым образом; G – период деления клетки, арабиноза – источник углерода для бактерий (иллюстрация UC San Diego Jacobs School of Engineering).

Частота мерцания колонии в пробирке зависит от многих параметров: температуры, поступления энергии и прочих факторов среды. Отсюда следует логичный вывод – новое изобретение вполне может послужить естественным биологическим сенсором, рассказывающим о состоянии окружающего пространства посредством мигания (практически Азбука Морзе!).

Данные о проведённом исследовании биоинженеры привели в статье, опубликованной в журнале Nature.

«Мы наконец-то поняли, что ключевым аспектом в работе системы стала небольшая задержка в отрицательном цикле обратной связи в построенной генетической сети», – рассказывает Хасти.

На диаграмме – схема осциллятора с двойной обратной связью, которая и обеспечила столь важный прорыв в синтетической биологии.

Попробуем пояснить: мерцание обусловлено двухминутной задержкой между синтезом матричной РНК и функциональных протеинов. Над отрицательным (виртуально) расположен положительный цикл обратной связи, который делает искусственные часы более точными и устойчивыми во времени. Конечно, процессы, регулирующие суточные ритмы высших организмов, куда сложнее. Тем не менее учёные считают, что созданная ими упрощённая схема может считаться эволюционным прообразом современных биологических часов животных.

Всё больше исследований свидетельствуют о том, что функции генов колеблются и в естественных условиях.

Добавить комментарий: