Новый метод улучшает штаммы бактерий для производства лекарств

Ученые из Университета Суррея и Национального автономного университета Мексики разработали новый вычислительный метод ReProMin для выявления процессов, экспрессирующих несущественные гены в бактериальных клетках. Результаты опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.

Идентификация этих несущественных генов позволит ученым удалить их, экономя энергию клетки. Это позволит клетке перенаправить ресурсы на другие внутренние функции, которые можно использовать для производства лекарств (например, инсулина или антибиотиков) или синтеза экологически чистых биотоплив и биопластиков.

ReProMin объединяет существующие данные о белках, экспрессируемых микроорганизмом, с данными о регуляторных сетевых взаимодействиях и наблюдениями за генами. С его помощью ученые смогли идентифицировать несущественные гены в модели бактерии Escherichia coli (E. coli) и сеть регуляторных элементов, контролирующих их экспрессию.

На основе этой информации ученые смогли классифицировать и селективно удалить гены, кодирующие факторы транскрипции (белки, контролирующие точный поток генетической информации от ДНК к РНК в клетке). Это предотвратило их нормальную работу, но позволило увеличить синтез целевых молекул.

В модели E. coli ученым удалось сократить количество неиспользуемых белков на 0.5% всего с помощью трех мутаций. Новые штаммы этой бактерии продемонстрировали повышенную способность к продукции белка и виолацеина (природного пигмента с антибиотическими и противоопухолевыми свойствами).

"Бактерии — важнейший компонент в производстве целевых молекул, включая терапевтические белки, вакцины и антибиотики. Этот новый вычислительный метод позволит бактериальным клеткам перенаправлять энергию с транскрипции несущественных генов на более полезные функции, которые мы можем использовать для разработки лекарств. Теперь их можно производить эффективнее и дешевле благодаря нашему новому протоколу", — сказал доктор Хосе Хименес.

"Этот метод — большой шаг вперед в рациональном дизайне микробных клеточных фабрик. Используя ReProMin, мы можем предсказать, какие модификации увеличат производственные возможности клетки. Этот рациональный подход экономит много времени по сравнению с методом проб и ошибок и должен стать большим подспорьем в оптимизации биотехнологического производства устойчивых химикатов, фармацевтических препаратов, пищевых добавок и многих других полезных соединений", — добавил доктор Хосе Утрилья.