Метаболическая модель E. coli показывает, как рост бактерий реагирует на изменение температуры

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали вычислительную модель 1366 генов E. coli, которая включает 3D-структуры белков. Это позволило им рассчитать температурную чувствительность белков бактерии. Исследование, опубликованное 7 июня в журнале Science, открывает путь для создания инженерами термоустойчивых микробных штаммов для производства товарных химикатов, терапевтических белков и других промышленных применений.

Определение точной причины, по которой одни бактерии более чувствительны к теплу, чем другие, до сих пор ускользало от учёных.

"Накопились доказательства за несколько десятилетий, что именно белки ограничивают термоустойчивость клеток, но выявление слабых мест, представленных конкретными белками, никогда ранее не было достигнуто, за исключением случаев, когда исследователи целенаправленно создавали чувствительные к температуре белки", — сказал Роджер Чанг, первый автор статьи. "Мы не только предсказали некоторые из этих слабых мест в E. coli, но и сделали это с помощью беспрецедентного интегративного вычислительного подхода, объединяющего анализ трёхмерной структуры белков и моделирование клеточных сетей в масштабе генома".

Предсказания о термочувствительности конкретных белков в E. coli были подтверждены экспериментами с добавлением питательных веществ, как и предполагала вычислительная модель. Следующий шаг — создание или эволюция термостабилизирующих мутаций в этих белках для получения генетически термотолерантных штаммов.

"В широком смысле это исследование демонстрирует, как фундаментальное понимание биологии может быть раскрыто путём интеграции сетевой и структурной биологии в масштабе генома", — сказал профессор Бернхард Пальссон. "Представление клеточных функций в химически точных терминах позволяет количественно вычислять клеточное поведение".