Учёные модифицировали E. coli для кооперации и контроля экспрессии белков

Учёные из Университета Райса создали живую схему из нескольких типов бактерий, которая заставляет их сотрудничать для изменения экспрессии белков.

Как сообщается в новой статье в Science, это первый случай, когда исследователи создали биологический эквивалент компьютерной схемы, включающей несколько организмов для влияния на популяцию.

Цель исследователей — модифицировать биологические системы, контролируя, как бактерии влияют друг на друга. Это может привести к созданию бактерий, которые, например, благотворно изменяют микробиом кишечника человека.

Учёные создали два штамма генетически модифицированных бактерий, которые регулируют выработку белков, необходимых для межклеточных сигнальных путей. Это позволяет клеткам координировать свои усилия.

Один штамм был активатором, повышающим экспрессию целевых генов, а другой — репрессором, подавляющим гены. Вместе они создали колебания — ритмичные пики и спады — транскрипции генов в бактериальной популяции.

Два новых штамма бактерий выделяли межклеточные сигнальные молекулы и создавали связанные петли положительной и отрицательной обратной связи, влияющие на производство генов во всей популяции. Оба штамма были модифицированы для производства флуоресцентных репортёрных генов, чтобы можно было отслеживать их активность.

Когда бактерии культивировались изолированно, колебания белков не появлялись.

В перспективе люди могли бы принимать эквивалент биологических компьютеров, которыми можно программировать через диету. Например, можно создать йогурт с использованием модифицированных бактерий. Врач мог бы контролировать бактерии через диету пациента, используя определённые комбинации молекул в пище для включения и выключения систем внутри синтетических бактерий.