Неожиданный феномен "взрывающихся" клеток меняет подход к созданию живых синтетических схем

Биоинженеры из Университета Дьюка, наблюдая за делящимися бактериями, обнаружили неожиданное явление: при достижении определённой плотности колонии отдельные клетки начинают "взрываться", как воздушные шары. Это показало, что даже при введении одинаковых генетических инструкций поведение отдельных клеток в синтетической схеме может различаться.

Суть открытия

• Исследователи создали синтетическую схему ePop на основе бактерии E. coli.
• Клетки начинали гибнуть ("лопаться") при высокой плотности колонии без активации запрограммированного гена "самоубийства".
• Причиной оказалось непреднамеренное следствие введения плазмид (искусственных фрагментов ДНК): количество копий плазмиды увеличивалось вместе с плотностью клеток, что в итоге приводило к гибели части из них.

Значение для синтетической биологии

• Ранее считалось, что клетки с одинаковыми плазмидами ведут себя предсказуемо и являются просто "пассивными реакторами".
• Открытие ePop демонстрирует важность учета скрытых взаимодействий между плазмидой и клеткой-хозяином.
• Это явление можно использовать как высокочувствительный зонд для изучения физиологии клетки и условий, приводящих к амплификации плазмид.

Цель исследований

Учёные стремятся к полному пониманию всех компонентов синтетической схемы, чтобы предсказывать все эффекты при добавлении новой плазмиды. Это повысит эффективность и мощность будущих биологических схем, используемых для производства белков, ферментов, лекарств или борьбы с раковыми клетками.

Результаты опубликованы 9 августа в журнале PLoS One.