Учёные взяли под контроль суточные биологические часы водорослей, продвинув биомедицину

Учёные из Университета Вандербильта под руководством профессора Карла Х. Джонсона научились настраивать суточные биологические часы цианобактерий. Это делает сине-зелёные водоросли более продуктивными производителями возобновляемого топлива, химикатов и фармацевтических препаратов, таких как инсулин.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Цианобактерии — это, по сути, крошечные солнечные фабрики, производящие всё от лекарств до топлива. Учёные годами пытались повысить их продуктивность и универсальность как микробных клеточных фабрик, но прогресс шёл медленнее, чем с другими микроорганизмами, такими как E. coli и дрожжи.

Экспрессия генов у цианобактерий жёстко контролируется их внутренними часами, что действует как «встроенная кнопка сна». Лаборатория Джонсона перепрограммировала экспрессию генов, отключив циркадные репрессорные элементы в их регуляторных путях. Это привело к значительному увеличению производства активных ферментов и полипептидов, важных для биомедицины.

«Вместо того чтобы фокусироваться на традиционных способах усиления экспрессии нужного гена, мы предположили, что можно манипулировать суточными биологическими часами, модулирующими экспрессию, чтобы производить больше продукта круглосуточно», — пояснил Джонсон.

«Инактивировав внутренние биологические часы цианобактерий и их репрессию экспрессии генов, мы теперь можем добиться значительного увеличения производства "зелёных" биопродуктов, включая лекарство инсулин».

Работа с цианобактериями особенно важна, потому что их легко и дёшево выращивать: они используют солнечный свет как источник энергии и процветают в бедных питательными веществами средах. Это открытие может ускорить развитие зелёной биотехнологии.

Цель зелёной биотехнологии — создание генетически модифицированных фотосинтезирующих организмов в качестве «биореакторов» для производства возобновляемого топлива, фармацевтики и химических прекурсоров с минимальным воздействием на окружающую среду.