Ученые разработали «умную» генетическую схему для метаболической инженерии

Исследователи из Инженерного колледжа Университета Джорджии создали новую генетическую «умную схему», которая может стать важным шагом в развитии метаболической инженерии. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Метаболическая инженерия позволяет перестраивать метаболизм микроорганизмов, превращая их в эффективные машины для выполнения конкретных задач. Генетически модифицированные бактерии могут производить ценные химические вещества для исследований, биомедицины и промышленности.

Создание эффективных клеточных фабрик — сложная задача, так как клетки обладают устойчивыми метаболическими сетями с жёстко регулируемыми связями, которые сопротивляются перенаправлению ресурсов.

«Клетки не "рады", когда их регулируют, — говорит соавтор работы, доцент Яцзюнь Янь. — Они производят только то, что необходимо для роста. Наш метод заставляет клетку переключаться из режима роста в режим производства».

Вдохновившись природными процессами, учёные использовали генетический инструментарий для создания метаболического сенсора и управляющей сети, работающей в реальном времени. В частности, они перепрограммировали регуляторную сеть E. coli, чтобы увеличить производство бактериями муконовой кислоты — потенциального предшественника для производства нейлона-66, используемого в текстиле и пластиках.

«Наша динамическая регуляторная сеть — это новая стратегия управления, — отмечает соавтор Япин Ян. — Новый дизайн нашей системы динамического контроля может быть широко применён к существующим сенсорам-регуляторам для улучшения производства различных химических веществ в микробах».

Следующим шагом исследователей станет тестирование функции своей метаболической «умной» сети в крупном масштабе.