211service.com
Inženierzinātnes baktērijas gaismas iegūšanai
Bieži lietotās laboratorijas baktērijas sauc E. coli Saskaņā ar jauno MIT pētījumu, to var pārveidot par gaismas ieguves organismiem vienā ģenētiskā solī. Ģenētiskā uzlabošana ļauj mikroorganismiem, kas parasti iegūst savu šūnu enerģiju no cukuriem, pāriet uz saules gaismas diētu. Šos atklājumus galu galā varētu izmantot, lai ģenētiski pārveidotu baktērijas, kas var efektīvāk ražot biodegvielu, zāles un citas ķīmiskas vielas.
Apgaismotas baktērijas: E. coli, kas izstrādāti proteorodopsīna proteīna ekspresijai, ir parādīti iepriekš fluorescējošā gaismā. Kad olbaltumviela tiek aktivizēta ar pareizo gaismas viļņa garumu, tas darbina šūnas karogu motoru, ļaujot tai kustēties. Šajā gadījumā proteīns absorbē zaļo gaismu: kad baktērijai tiek spīdēta zaļā gaisma, tā kustas (apakšējā rinda). Kad iedegas sarkanā gaisma, tā paliek nekustīga (augšējā rinda).
Dažas baktērijas, piemēram, zilaļģes, izmanto fotosintēzi, lai iegūtu cukuru, tāpat kā augi. Bet citiem ir jaunatklāta spēja iegūt gaismu, izmantojot citu mehānismu: izmantojot gaismas aktivētus proteīnus, kas pazīstami kā proteorodopsīni, kas ir līdzīgi proteīniem, kas atrodami mūsu tīklenē. Kad olbaltumviela ir saistīta ar gaismu jutīgu molekulu, ko sauc par tīkleni, un sastāda ar gaismu, tas sūknē pozitīvi lādētus protonus cauri šūnas membrānai. Tas rada elektrisko gradientu, kas darbojas kā enerģijas avots, līdzīgi kā spriegums vai elektromotora spēks, ko nodrošina akumulatori.
Pirmo reizi jūras organismos atklāts 2000. gadā, zinātnieki nesen atklāja, ka proteorodopsīna sistēmas gēni – būtībā ģenētiskais modulis, kas ietver gēnus, kas kodē gan proteīnu, gan tīklenes ražošanai nepieciešamos fermentus – bieži tiek apmainīti starp dažādiem okeāna mikroorganismiem. . (Lai gan mēs parasti domājam par gēniem, kas tiek nodoti no vecākiem uz pēcnācējiem, mikroorganismi var apmainīties ar DNS bitiem sāniski.)
Ieinteresēti par to, ka viens DNS gabals patiešām ir viss, kas organismam nepieciešams, lai iegūtu enerģiju no gaismas, pētnieki to ievietoja E. coli . Viņi atklāja, ka mikroorganismi sintezēja visas nepieciešamās sastāvdaļas un montēja tās šūnas membrānā, izmantojot sistēmu enerģijas ģenerēšanai. Viss, kas nepieciešams, lai iegūtu enerģiju no saules gaismas, ir DNS daļiņa, saka Eds Delons , MIT bioloģiskās inženierijas profesors un pētījuma autors. Rezultāti tika publicēti pagājušajā nedēļā Proceedings of the National Academy of Sciences .
Multivide
Noskatieties video ar apgaismotu baktēriju.
Rezultāti ietekmē gan jūras ekoloģiju, gan sintētisko bioloģiju - jaunu jomu, kuras mērķis ir izstrādāt un veidot jaunas dzīvības formas, kas var veikt noderīgas funkcijas. Milzīgie okeāna genoma pētījumi atklāja, ka rodopsīna sistēma ir pārsteidzoši plaši izplatīta. Fakts, ka viena gēna pārnešana var radīt pilnīgi jaunu funkcionalitāti, palīdz izskaidrot, kā šis ģenētiskais modulis tik plaši ceļojis. Faktiski attiecībā uz mikrobiem šāda veida moduļu apmaiņa var būt noteikums, nevis izņēmums. Mikrobioloģijā parādās jauna paradigma: [mikroorganismi] ir daudz šķidrāki, nekā mēs domājām, saka. Fords Dūlitls , Kanādas pētniecības katedra salīdzinošajā genomikā Dalhousie Universitātē, Jaunskotijā.
Šie atklājumi un citi pētījumi par proteorodopsīniem varētu sniegt bioloģiskajiem inženieriem jaunu rīku, ar ko var nodarboties. Papīrs, ko pagājušajā mēnesī publicēja Jans Liphards un kolēģi Kalifornijas universitātē Bērklijā to parādīja E. coli Proteorrodopsīna sūknis var viegli pārslēgties starp enerģijas avotiem: kad baktērijas ir izsalkušas no regulārās enerģijas piegādes, tās izmanto gaismas enerģiju, lai vadītu savu karogu motoru — rotējošo asti, ko baktērijas izmanto, lai peldētu. Jo vairāk gaismas, jo ātrāk darbojas motors.
Galu galā rodopsīna sūkņus varētu pārveidot par mikrobiem, ko parasti izmanto zāļu un citu ķīmisku vielu ražošanai. Šīm baktēriju rūpnīcām dažkārt trūkst enerģijas. Izmantojot šos gaismas vadītos protonu sūkņus, baktērijas var darbināt ar gaismu, lai palielinātu to metabolītu vai farmakoloģiski aktīvo vielu daudzumu. Džons L. Spudičs , mikrobioloģijas un molekulārās ģenētikas profesors Teksasas Universitātes Medicīnas skolā Hjūstonā. Šūnu enerģijas palielināšana varētu būt īpaši noderīga, ņemot vērā jaunāko baktēriju ražošanas tendenci: mikrobu izstrādi biodegvielas ražošanai.
Tas ir kā hibrīdauto radīšana, saka MIT Delong . Tā vietā, lai papildinātu gāzi ar akumulatorā uzkrāto enerģiju, šūnas var papildināt savu enerģijas metabolismu ar gaismu.