211service.com
Bizarní bakteriální výtvory
Každý, kdo někdy voněl E-coli bakterie vědí, že páchnou. Hnusně špatné. Skupina studentských bioinženýrů z MIT se tedy rozhodla osladit vůni této běžně používané laboratorní bakterie. Tým vytvořil svůj výtvor ze sbírky biologických částí – kousků DNA, které po vložení do živých organismů mohou organismy rozzářit, detekovat světlo a provádět řadu dalších neobvyklých funkcí. Tým představí svou sladkobolnou chybu tento víkend v Mezinárodní geneticky upravený stroj soutěže (iGEM) na MIT spolu s dalšími 37 studentskými skupinami z celého světa.
Bakterie E. coli vytvořené tak, aby voněly jako zralé banány, jsou jen jedním z navržených biologických zařízení, která budou tento víkend představena na synteticko-biologické soutěži. (Kredit: Istockphoto/Douglas Freer)
Zatímco projekty realizují převážně vysokoškolští studenti (s vedením poradců z fakult a postgraduálních studentů), návrhy představují některé z nejsložitějších biologicky konstruovaných strojů k dnešnímu dni – a slibují další rozvoj oblasti syntetické biologie, nově vznikající disciplíny. který nahlíží na živé systémy z inženýrského hlediska.
Tým z MIT například nabízí bláznivé aplikace pro svou technologii: mátovou čerstvou houbu na nohou nebo pekařské droždí, které voní po banánech. Ale jeho skutečným cílem je konstrukce funkčních biologických částí. Klíčovou myšlenkou je vyvinout knihovnu skládacích dílů, o kterých uvažujeme stejným způsobem jako o kostkách Lego, říká Tom Knight, inženýr na MIT, který spoluzaložil soutěž s MIT bioengineer Drew Endy . (Oba radí týmu MIT.) Tyto díly lze sestavit do složitějších kusů, které jsou v mnoha případech funkční po vložení do živých buněk.
K vytvoření vonných bakterií studenti hledali různé geny, které přeměňují chemikálie přirozeně vytvořené bakteriemi na chemické prekurzory aromatických sloučenin, a také geny, které přeměňují prekurzory na samotné aromatické látky – methylsalicylát, běžně známý jako libavkový olej, a isoamylacetát, součást vůně zralého banánu. Geny byly poté připojeny ke genetickým kontrolérům, známým jako promotory, které určují, kdy a kde je daný gen zapnutý. Gen z rostliny může být například řízen promotorem z bakterií.
Různé složky DNA shromážděné od kolegů vědců a z genetického úložiště umístěného na MIT byly poté vloženy do kruhového řetězce DNA a vloženy do bakterií. Konečným výsledkem je nový kmen E-coli která voní po mátě a banánech. Tým také odstranil gen, který je za to zodpovědný E-coli přirozený smrad.
Jedním z nejdůležitějších cílů soutěže je naskladnění polic Registr standardních biologických částí , jakési železářství genetických částí umístěných na MIT. Cílem je standardizovat díly a způsob, jakým jsou složeny, stejně jako jsou standardizovány elektrické a mechanické díly, říká Knight. A umět dát lidem přiměřenou jistotu, že díly, když se dají dohromady, budou fungovat tak, jak byly navrženy. V průběhu svého projektu tým MIT uložil do registru asi tucet nově vyrobených dílů pro použití dalšími členy synteticko-biologické komunity.
S rostoucím počtem a složitostí dílů mohou studenti, průmysl a akademičtí vědci vytvářet stále složitější návrhy. Stroje přihlášené do soutěže iGEM v roce 2006 se za poslední dva roky zdvojnásobily, z přibližně 6 000 na 12 000 písmen DNA. Tyto [projekty] představují největší navržené genetické systémy, které kdy byly vyvinuty, říká Chris Voigt , bioinženýr z Kalifornské univerzity v San Franciscu, který radí jednomu ze studentských týmů. Pochopení toho, jak posunout velikost a složitost těchto systémů, je to, co bude mít dopad.
Přihlášky do letošní soutěže pocházejí až z daleké Afriky a Japonska a budou zahrnovat řadu podivných výtvorů. Některé jsou praktické, jako je biosenzor, který dokáže detekovat koncentrace arsenu pro použití v znečištěných studnách. Jiné jsou rozmarnější, například bakteriální noční světlo, které svítí, když se setmí. Nejpodivnějším výtvorem je možná záznam z Univerzita ve Freibergu , v Německu: mikroskopická řada oblečení na bázi DNA, pokřtěná týmem Barbie Nanoatelier.