Rychlé, programovatelné molekulární hodiny

Molekulární časomíra, která odpočítává čas zábleskem fluorescenčního proteinu, by mohla poskytnout základ pro nové biosenzory. Hodiny, neboli syntetický genový oscilátor, je dílem syntetické biologie – začínající obor, ve kterém výzkumníci konstruují nové biologické části do organismů.

Bioinženýři z UC San Diego vytvořili první stabilní, rychlé a programovatelné genetické hodiny, které spolehlivě udržují čas blikáním fluorescenčních proteinů uvnitř E-coli buňky. Rychlost blikání hodin se mění, když se změní teplota, zdroj energie nebo jiné podmínky prostředí. Zde je znázorněn mikrofluidní systém schopný řídit podmínky prostředí E-coli buňky s velkou přesností – jeden z klíčů k tomuto pokroku.
Kredit: UC San Diego Jacobs School of Engineering

K vytvoření hodin vědci geneticky zkonstruovali molekulární oscilátor složený z více genových promotorů, které zapínají geny v přítomnosti určitých chemikálií, a samotných genů, z nichž jeden kóduje fluorescenční protein. Když je vyjádřen v E-coli bakterií, systém zpětné vazby zapíná a vypíná fluorescenční gen v pravidelných intervalech.

Oscilace hodin lze ladit teplotou, při které je E-coli jsou pěstovány, živinami, kterými jsou krmeny, a specifickými chemickými spouštěči. Podle dokumentu zveřejněného dnes v Příroda , nejrychlejší oscilace, které vědci zatím zaznamenali, jsou asi 13 minut.

Frekvence zapnutí a vypnutí by mohla být potenciálně použita k určení úrovně některých toxických chemikálií v životním prostředí, říká Jeff Hasty, bioinženýr z UC San Diego, který vedl projekt. Dalo by se provést jednoduché úpravy tak, aby reagoval na jiné chemikálie nebo cukry.

Podle tiskové zprávy z UC San Diego,

Dalším krokem je synchronizace hodin ve velkém počtu E-coli buňky tak, aby všechny buňky ve zkumavce blikaly současně. To by začalo vypadat hodně jako výroba fascinujícího environmentálního senzoru, řekl Jeff Hasty, profesor bioinženýrství na UC San Diego a hlavní autor Příroda papír. Výzkumníci v jeho laboratoři také vyvinuli sofistikované mikrofluidní systémy schopné řídit podmínky jejich prostředí E-coli buňky s velkou přesností. To umožňuje bioinženýrům přesně sledovat, jaké podmínky prostředí ovlivňují rychlost blikání jejich hodin.

skrýt