Универсальная система sRNA для подавления генов в медицинских и промышленных бактериях
Бактерии используются как полезные микробные фабрики для производства пластмасс, добавок и лекарств, но также существуют патогены, вызывающие болезни. Необходимы инструменты для контроля как полезных, так и вредных бактерий.
Исследователи из KAIST под руководством профессора Санг Юпа Ли разработали новую систему синтетических sRNA, эффективно подавляющую целевые гены у различных бактерий. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Новая платформа BHR-sRNA
- Проблема: существующие системы sRNA эффективны для E. coli, но сложны в применении к грамположительным бактериям (Bacillus subtilis, Corynebacterium).
- Решение: проанализировав тысячи систем в микробных базах данных, команда выбрала наиболее эффективную систему из Bacillus subtilis и назвала её BHR-sRNA (Broad-Host-Range sRNA).
- Преимущество перед CRISPRi: система BHR-sRNA показала аналогичную эффективность подавления генов, но не ингибировала рост бактерий, в отличие от громоздкого белка Cas9 в CRISPRi.
Универсальность и применение
- Систему протестировали на 16 разных грамотрицательных и грамположительных бактериях. Она успешно работала в 15 из них, превзойдя существующую систему на основе E. coli в 10 случаях.
- Подавление патогенности: BHR-sRNA ослабляла
вирулентность патогенов.
- Образование биоплёнки (фактор устойчивости к антибиотикам) у Staphylococcus epidermidis подавлено на 73%.
- Устойчивость к антибиотикам у Klebsiella pneumoniae ослаблена на 58%.
- Создание промышленных штаммов: с помощью BHR-sRNA созданы улучшенные микробные фабрики для производства:
Значение
BHR-sRNA ускорит коммерциализацию биопроцессов для производства высокодобавочных соединений (искусственное мясо, биотопливо, лекарства) и поможет в борьбе с устойчивыми к антибиотикам патогенами.
"Раньше мы могли разрабатывать инструменты для нокдауна генов только для каждой конкретной бактерии, но теперь мы создали инструмент, работающий для множества различных бактерий", — Санг Юп Ли.