Система CRISPR с двойным режимом позволяет осуществлять одновременный контроль активности генов.

от

Включение и выключение генов подобно переключению света, которое определяет, будут ли гены в клетке активными. Когда ген активирован, стимулируется производство белков или других веществ; когда он выключен, производство подавляется.

Корейские исследователи вышли за рамки ограничений существующих технологий CRISPR, которые были сосредоточены в основном на функциях выключения, разработав первую в мире инновационную систему, которая может одновременно включать и выключать нужные гены в E. coli.

Совместная исследовательская группа под руководством профессора Чжу Ён Ли из Высшей школы биологической инженерии KAIST (адъюнкт-профессор биологических наук) и доктора Мён Хён Но из Корейского исследовательского института химических технологий (KRICT), организации при Национальном исследовательском совете науки и технологий (NST), разработала новую систему редактирования генов с двойным режимом CRISPR, которая может одновременно включать и выключать нужные гены в E. coli. Работа опубликована в журнале Nucleic Acids Research.

Существующие геномные ножницы CRISPR были в основном специализированы для функции выключения (репрессии) и отлично подходили для блокировки экспрессии генов, но их способность включать гены была сильно ограничена.

Исследовательская группа расширила диапазон мишеней, чтобы получить доступ к большему количеству генов, и значительно улучшила производительность активации генов, используя белки E. coli. В результате геномные ножницы, которые ранее были «в основном для выключения», превратились в систему, которая может одновременно контролировать и включение, и выключение.

Результаты проверки работоспособности разработанной системы были весьма впечатляющими. В экспериментах по активации генов уровни экспрессии увеличились до 4,9 раз, а в экспериментах по репрессии они могли быть подавлены до 83%.

Более поразительной была способность контролировать два разных гена одновременно. Команда успешно активировала один ген в 8,6 раз, одновременно подавляя другой на 90%.

Для демонстрации практичности этой технологии исследовательская группа поставила перед собой задачу увеличить производство «виолаксоина» — фиолетового пигмента с противоопухолевыми свойствами. В результате производство увеличилось в 2,9 раза, когда был активирован ген rluC, который помогает в производстве белка, и в 3,0 раза, когда был выключен ген ftsA, который помогает в делении клеток. Когда оба гена контролировались одновременно, наблюдался больший синергетический эффект, достигнув значительного увеличения производства в 3,7 раза.

Доктор Мён Хён Но из KRICT заявил: «Точная активация генов теперь возможна в бактериях. Это внесёт большой вклад в развитие биоиндустрии, основанной на синтетической биологии».

Профессор Чжу Ён Ли сказал: «Это исследование является успешным результатом объединения геномных ножниц с синтетической биологией для значительного повышения эффективности микробных производственных платформ. Способность контролировать сложную генетическую сеть с помощью единой системы представляет собой новую парадигму исследований».

Эта технология также была подтверждена как работающая на других видах бактерий и может быть использована в различных областях, таких как производство биофармацевтических препаратов, химикатов и топлива.

Доктор Су Ён Мун, научный сотрудник Института наук о жизни университета, является первым автором исследования.

Предоставлено:
The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте