Кишечную палочку научили питаться солнечным светом
Один из любимых объектов генных инженеров – кишечная палочка Escherichia coli – может усваивать энергию солнечного света, если в ее хромосому встроить гены морских микроорганизмов, кодирующие светочувствительные пигменты протеородопсины.
Некоторые микроорганизмы, в том числе цианобактерии (они же – сине-зеленые водоросли), подобно растениям, утилизируют энергию солнца посредством фотосинтеза. Недавно ученые обнаружили еще один механизм, позволяющий бактериям усваивать энергию солнечного света с помощью протеородопсинов – веществ, похожих по строению и функциям на светочувствительные пигменты, содержащиеся в сетчатке глаза человека и животных. Если на протеородопсин, связанный со светочувствительной молекулой, получившей название ретиналь, падает луч света, формируется поток положительно заряженных протонов. Проходя через мембрану клетки, он создает электрический градиент, служащий источником энергии.
Кодирующий протеородопсин ген морских микроорганизмов был обнаружен в 2000 году. Совсем недавно ученые установили, что различные бактерии могут свободно обмениваться генетическими модулями, содержащими гены протеородопсина и необходимых для его функционирования ферментов.
Воодушевленные тем, что для усвоения солнечной энергии бактерии достаточно одного фрагмента ДНК, ученые встроили этот фрагмент в геном E.coli – бактерии, являющейся одной из самых популярных лабораторных моделей. В результате появился штамм бактерий, способных существовать полностью за счет энергии света. Причем эти микроорганизмы в условиях дефицита питательных веществ (углеводов) могут легко переходить с обычного типа метаболизма на усвоение энергии света.
При активации светом с соответствующей длиной волны пигмент генерирует энергию, обеспечивающую движение бактерии с помощью жгутикового аппарата. Протеродопсин поглощает зеленую часть спектра, и при зеленом освещении генетически модифицированная E.coli двигается (нижний ряд), при красном – остается на месте (верхний ряд). На рисунке это не очень наглядно – советуем посмотреть видеозапись в статье на сайте TechnologyReview.
Фрагменты ДНК, кодирующие родопсиновые протонные насосы, можно встраивать в геномы бактерий, использующихся для промышленного синтеза медицинских препаратов и других веществ белковой природы. Это позволит повысить производительность ферментативных систем за счет замены углеводов, использующихся в качестве питательного субстрата для бактерий, на освещение, либо использовать освещение в качестве «аварийного источника питания».
Некоторые микроорганизмы, в том числе цианобактерии (они же – сине-зеленые водоросли), подобно растениям, утилизируют энергию солнца посредством фотосинтеза. Недавно ученые обнаружили еще один механизм, позволяющий бактериям усваивать энергию солнечного света с помощью протеородопсинов – веществ, похожих по строению и функциям на светочувствительные пигменты, содержащиеся в сетчатке глаза человека и животных. Если на протеородопсин, связанный со светочувствительной молекулой, получившей название ретиналь, падает луч света, формируется поток положительно заряженных протонов. Проходя через мембрану клетки, он создает электрический градиент, служащий источником энергии.
Кодирующий протеородопсин ген морских микроорганизмов был обнаружен в 2000 году. Совсем недавно ученые установили, что различные бактерии могут свободно обмениваться генетическими модулями, содержащими гены протеородопсина и необходимых для его функционирования ферментов.
Воодушевленные тем, что для усвоения солнечной энергии бактерии достаточно одного фрагмента ДНК, ученые встроили этот фрагмент в геном E.coli – бактерии, являющейся одной из самых популярных лабораторных моделей. В результате появился штамм бактерий, способных существовать полностью за счет энергии света. Причем эти микроорганизмы в условиях дефицита питательных веществ (углеводов) могут легко переходить с обычного типа метаболизма на усвоение энергии света.
При активации светом с соответствующей длиной волны пигмент генерирует энергию, обеспечивающую движение бактерии с помощью жгутикового аппарата. Протеродопсин поглощает зеленую часть спектра, и при зеленом освещении генетически модифицированная E.coli двигается (нижний ряд), при красном – остается на месте (верхний ряд). На рисунке это не очень наглядно – советуем посмотреть видеозапись в статье на сайте TechnologyReview.
Фрагменты ДНК, кодирующие родопсиновые протонные насосы, можно встраивать в геномы бактерий, использующихся для промышленного синтеза медицинских препаратов и других веществ белковой природы. Это позволит повысить производительность ферментативных систем за счет замены углеводов, использующихся в качестве питательного субстрата для бактерий, на освещение, либо использовать освещение в качестве «аварийного источника питания».
Иллюстрация к статье:
Подписывайтесь на наш Telegram, чтобы быть в курсе важных новостей медицины
http://www.cbio.ru - Добавил v.v. в категорию Разное
Читайте также
Добавить комментарий