Команда запрограммировала одиночные клетки дрожжей "здороваться" друг с другом

Исследователи из Вашингтонского университета создали генетически модифицированные клетки дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), способные к межклеточной коммуникации с использованием растительного гормона ауксина.

В статье, опубликованной 23 июня в журнале ACS Synthetic Biology, описан новый синтетический механизм коммуникации, позволяющий одной клетке регулировать экспрессию генов и влиять на поведение другой, отдельной клетки.

Цель и потенциал

Этот шаг важен для понимания процессов кооперации, которые могут привести к созданию синтетических стволовых клеток для искусственных органов или организмов, требующих совместной работы разных типов клеток. Система также может позволить запрограммированным дрожжам выполнять сложные скоординированные задачи, например, совместно диагностировать грипп или малярию.

Как работает система

Команда во главе с аспирантами Арджуном Кхакхаром и Николасом Дж. Болтеном преодолела ключевое препятствие, сконструировав набор новых транскрипционных факторов с разной чувствительностью к ауксину. Эта "настраиваемость" даёт контроль над поведением клеток.

• Клетка-«отправитель» была запрограммирована производить ауксин с помощью фермента, позаимствованного у почвенной бактерии.
• Клетка-«получатель» получила новый транскрипционный фактор (названный "Франкенфактором"), активирующий ген медузы, который заставлял клетку светиться зелёным флуоресцентным светом.

Когда клетка-отправитель высвобождала ауксин, дополнительные белки в клетке-получателе разрушали Франкенфактор и выключали ген, ответственный за свечение.

Значение и перспективы

Эта простая коммуникация — основа для многоклеточных организмов. В качестве следующего шага команда планирует проверить, может ли ауксин вызывать более сложное поведение, например, формирование паттернов или совместные вычисления.

Поскольку ауксин — растительный гормон, клетки млекопитающих на него не реагируют, что делает его потенциально полезным инструментом для генной терапии без побочных эффектов у человека. Метод UW, использующий "гидную РНК" для нацеливания на нужный ген, можно адаптировать для различных генетических изменений.