Биоинженеры узнали секреты «включения» и «выключения» генов

В недавнем исследовании, проведенном Бристольским университетом, ученые показали, как одновременно использовать несколько форм регуляции в живых клетках, чтобы строго контролировать экспрессию генов и открыть новые возможности для усовершенствования биотехнологий, сообщает портал phys.org.

Искусственные микробы все чаще используются для обеспечения устойчивого и чистого производства химикатов, лекарств и многого другого. Чтобы сделать это возможным, биоинженеры должны контролировать, когда определенные наборы генов «включаются» и «выключаются», чтобы обеспечить тщательное регулирование биохимических процессов. Вероника Греко, ведущий автор, доктор философии, студент Бристольской школы биологических наук, сказала: «Хотя включение или выключение гена звучит просто, заставить живую клетку делать это по команде – настоящая проблема».

Чтобы решить эту проблему, команда черпала вдохновение в природе, где ключевые события часто контролируются несколькими процессами одновременно. Вероника Греко добавила: «Если вы посмотрите на мухоловку Венеры, вы обнаружите, что ловушка закрывается только тогда, когда несколько волосков срабатывают вместе. Это помогает снизить вероятность случайного закрытия ловушки. Мы хотели сделать что-то подобное, добавив многоуровневую регуляцию, чтобы гарантировать, что ген сработает только тогда, когда мы этого хотим».

Профессор Клэр Грирсон, соавтор и руководитель Школы биологических наук в Бристоле, добавила: «Что было замечательно в этом проекте, так это то, насколько хорошо он работал, используя два основных процесса, присутствующих в каждой клетке и лежащих в основе всей жизни, – транскрипцию и перевод». Команда показала, что, используя этот тип многоуровневой регуляции, они могут создать одни из самых эффективных на сегодняшний день переключателей для экспрессии генов.

Более того, работая в сотрудничестве с доктором Амиром Панди и профессором Тобиасом Эрбом из Бристольского института земной микробиологии им. Макса Планка, команда смогла сделать еще один шаг вперед. Они продемонстрировали, что даже при использовании вне живых клеток эти многоуровневые системы предлагали одни из самых строгих из когда-либо существовавших уровней контроля над экспрессией генов.

Доктор Томас Гороховски, старший автор и научный сотрудник университета Королевского общества в Бристоле, сказал: «Когда мы конструируем микробы, мы часто пытаемся максимально упростить наши системы, полагая, что у нас будет лучший контроль над происходящим. Но мы показали, что принятие некоторой присущей биологии сложности может быть ключом к полному раскрытию ее потенциала для высокоточных биотехнологий завтрашнего дня».

Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Communications.