Разработка микробных клеточных фабрик с использованием синтетических малых регуляторных РНК
Корейская исследовательская группа под руководством профессора Санг Юпа Ли из KAIST сообщила, что синтетические малые РНК можно использовать для точного контроля уровней экспрессии нескольких генов на трансляционном уровне.
Одной из основных проблем в метаболической инженерии является поиск оптимального организма-платформы и генов для модификации с целью максимизации эффективности производства целевого химического вещества. Сложность генетических взаимодействий в клетке затрудняет интуитивный поиск эффективных генов-мишеней.
Новая стратегия, описанная в Nature Biotechnology, решает эту проблему с помощью синтетических малых РНК. Вместо модификации самой «инструкции» (ДНК), что требует много времени и усилий и не переносится между штаммами, команда профессора Ли научилась контролировать экспрессию генов на этапе трансляции.
Принцип работы:
- Созданы новые РНК, регулирующие трансляцию нескольких матричных РНК (мРНК).
- Синтетические регуляторные РНК разрушают мРНК в контролируемой степени, прерывая процесс экспрессии генов от ДНК к белку.
Преимущества стратегии:
- Простой и высокопроизводительный поиск генов для нокаута или нокдауна.
- Точный контроль уровня экспрессии генов.
- Возможность переноса результатов между разными штаммами-хозяевами.
- Выявление генов-мишеней, которые являются жизненно важными.
Доказательство концепции:
- Производство тирозина: Стратегия применена для разработки штаммов E. coli, способных эффективно производить ароматическую аминокислоту тирозин (используется в пищевых добавках и как предшественник лекарств). Исследовав множество генов в нескольких штаммах E. coli, команда создала высокоэффективного продуцента.
- Производство кадаверина: Стратегия также использована для дальнейшего улучшения уже метаболически сконструированного штамма E. coli, что привело к созданию высокоэффективного продуцента кадаверина — важной платформенной химической молекулы для производства нейлона.
Эта простая, но мощная стратегия для системной метаболической инженерии должна ускорить создание микробных клеточных фабрик для производства химикатов, топлива и материалов из возобновляемой биомассы.