Новый способ управления метаболизмом микробов
Инженеры MIT разработали метод, позволяющий бактериям автономно переключаться между различными метаболическими путями в зависимости от плотности популяции. Это повышает выход целевых соединений, конкурирующих с собственными путями роста клеток.
Двойное переключение
Цель: Оптимизировать производство полезных соединений (пластиков, биотоплива, фармацевтических препаратов), не мешая клеткам расти.
Механизм: Использование двух независимых систем чувства кворума от разных видов бактерий. Клетки запрограммированы секретировать сигнальные молекулы (например, AHL), концентрация которых служит триггером для переключений.
Применение к нарингенину:
- Первый переключатель предотвращает отток предшественника малонил-CoA в собственные пути клетки.
- Второй переключатель задерживает выработку фермента в целевом пути, чтобы избежать накопления ингибирующего промежуточного продукта.
Результаты
- Нарингенин: Лучший штамм E. coli показал десятикратное увеличение выхода по сравнению с контрольными штаммами без переключателей.
- Салициловая кислота: Метод позволил удвоить производство этого важного компонента многих лекарств.
- Автономность: Процесс не требует вмешательства оператора — клетки сами определяют оптимальное время для смены метаболической стратегии.
Перспективы
Метод динамического метаболического инжиниринга имеет широкую применимость для любых процессов, где нужно балансировать между ростом клеток и синтезом продукта. Исследователи планируют расширить подход на более сложные пути и протестировать его в промышленном масштабе.