Модифицированные E. coli используют прямой контакт для формирования новых структур

Исследователи из Университета Северо-Востока модифицировали бактерии E. coli, чтобы заставить их формировать контролируемые структуры через прямой клеточный контакт, а не с помощью внешнего каркаса.

Новый подход к организации клеток

В работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, аспирант Ронг Чанг и профессор Нил Джоши использовали так называемые неупорядоченные белки, чтобы действовать как филаменты (тонкие волоски) для связывания клеток друг с другом.

Ключевой результат: изменяя условия окружающей среды (буферный материал), исследователи смогли достичь обратимой клеточной организации. Они могли заставить клетки принять определенную форму, затем вторую форму и обратить процесс, вернувшись к первоначальному образованию. По словам Чанга, такие результаты "никогда ранее не сообщались".

Прямой контакт вместо каркаса

Цель инженерии живых материалов — "строить структуры, как это делает биология". В отличие от растительных клеток, которые используют полимеры (например, целлюлозу) для жесткости, эта работа сосредоточена на более сложной задаче — манипулировании прямым клеточно-клеточным контактом.

Джоши отмечает, что создание структур через такой контакт — "сложная проблема с инженерной точки зрения", так как клетки должны координировать деление, ориентацию и останавливать рост в нужный момент.

Механизм "липучки"

Исследователи использовали вспомогательный белок CsgF в качестве якоря на внешней поверхности клетки E. coli. К нему присоединяются неупорядоченные белки, которые "не имеют определенной 3D-формы" и колеблются, как водоросли.

Когда две клетки сближаются, эти белковые "волоски" "слипаются, как липучка". В отличие от упорядоченных белков (например, антител с Y-образной формой), неупорядоченные белки обеспечивают гибкость и динамичность системы.

Платформа для будущих материалов

Чанг называет это открытие платформой для создания других полезных материалов. Неупорядоченные белки можно функционализировать, включая в структуру их природные свойства.

Например:

• Многие антифризные белки являются неупорядоченными. Их включение может позволить материалам выдерживать экстремальные температуры.
• Система может помочь клеткам расти в жестких условиях.

Джоши заключает: "Эта широкая совместимость практически с любой неупорядоченной последовательностью — это то, на чем другие люди могут строить теперь, когда Ронг показал, что это возможно".