Исследователи из Принстонского университета создали новый и улучшенный способ более точного контроля за генно-инженерными бактериями: просто включая и выключая свет. Работая с кишечной палочкой, организмом-рабочей лошадкой для ученых, разрабатывающим метаболизм, исследователи разработали систему для управления одной из ключевых генетических цепей, необходимых для превращения бактерий в химические фабрики, производящие ценные соединения, такие как изобутанол для биотоплива.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.

«Все, что вам нужно, это освещение, — объясняет Хосе Авалос, доцент кафедры химической и биологической инженерии Принстонского университета и Центра энергетики и окружающей среды Андлингера. — Есть много потенциальных преимуществ, одно из которых — возможность легко настраивать и реверсировать индукционный сигнал».

Новая работа основана на предыдущем исследовании Авалоса и его коллег, описанном в Nature в 2018 году, в котором они сконструировали дрожжи для производства химических веществ в присутствии или отсутствии света. E. coli однако более широко используется учеными и инженерами, чем дрожжи.

Авалос и его коллеги недавно создали бактерии, используя отсутствие света, чтобы вызвать реакции, которые приводят к химическому образованию или производству белка. Это позволяет исследователям замедлить или остановить реакцию, просто включив свет. Свет также позволяет им контролировать, где происходит реакция.

В одной из демонстраций ученые затемняли только определенные участки чашки Петри с бактериями с помощью трафарета с изображением тигра, создавая флуоресцентный тигровый отпечаток в результате реакции избирательно активированных бактерий. Свет, в отличие от химикатов, также относительно недорог и его проще использовать для активации бактерий.

OptoLac, новый оптогенетический — или световой — метод Авалоса и его коллег, дает ученым возможность использовать силу уже существующих технологий с дополнительной точностью и контролем.

E. coli в настоящее время используется для промышленного производства широкого спектра товарных и специальных химикатов, от строительных блоков из пластика и синтетических волокон до высококачественных химикатов, таких как пигменты и ароматизаторы. E. coli также часто используется учеными для лучшего понимания основных принципов метаболизма, биосинтетических путей и не только. Новая технология может иметь важное значение не только для биотехнологии, но и для фундаментальных исследований, заключает автор.