Исследователи из Великобритании научили кишечную палочку производить гепта-1,3,5-триен – соединение, используемое в химической индустрии. Авторы работы, опубликованной в ACS Synthetic Biology, надеются, что предложенный ими метаболический путь станет экологичной альтернативой получению этого вещества из ископаемого топлива.
Полиненасыщенные алкены находят применение в производстве фармацевтических средств и синтезе полимеров, и сейчас эти вещества получают из ископаемого топлива. Взамен этому способу ученые ищут возобновляемую альтернативу.
Один из доступных вариантов – применить методы метаболической инженерии. Исследователи уже научились заставлять бактерии производить некоторые необходимые людям вещества (в том числе и несвойственные для этих бактерий), или же наоборот, расщеплять ненужные (например, полиэтилен). Для этого ученые могут сверхэкспрессировать необходимые гены в бактериях, блокировать конкурирующие метаболические пути, или экспрессировать гены, свойственные другим микроорганизмам, а также применять методы ферментной инженерии. Постоянно ведутся работы по расширению списка веществ, которые можно получить при помощи методов метаболической инженерии.
Существуют ферменты декарбоксилазы, способные превращать ненасыщенные карбоновые кислоты в соответствующие алкены. Также было показано, что бактерия Pantoea agglomerans в естественном процессе биосинтеза андримида, важного для ее обмена веществ соединения, в качестве промежуточного соединения вырабатывает производное от 2,4,6-октатриеновой кислоты вещество. Совместив эти факты, ученые из Манчестерского университета группы Дэвида Лейса (David Leys) придумали, как научить кишечную палочку E.coli синтезировать гепта-1,3,5-триен, одного из представителей полиненасыщенных алкенов.
Для начала биологи удалили из кластера генов P. agglomerans, необходимых для синтеза андримида, семь генов (что составило треть всего кластера), и ввели оставшуюся конструкцию в клетки кишечной палочки. Таким образом удалось наработать 2,4,6-октатриеновую кислоту с концентрацией 14.7±2.0 миллиграмм на литр. Интересно, что авторы работы попытались увеличить выход продукта преобразованием генетической конструкции, но в результате получили обратный результат – полное отсутствие вещества. Исследователи предположили, что существуют какие-то элементы, еще им не известные, которые управляют синтезом кислоты, и это предстоит узнать в будущих экспериментах.
Далее ученые совместили полученную работающую конструкцию с геном декарбоксилазы из грибных клеток. Получение гепта-1,3,5-триена подтвердила газовая хроматография, сопряженная с масс-спектрометрией. По оценкам исследователей, концентрация продукта составила 3.4±0.3 миллиграмм на литр. Авторы работы считают, что показали важный пример производства ненасыщенных углеводородов in vivo.
Экспериментировать над кишечными палочками любят не только биологи и химики, но и физики. Например, испанские ученые порвали клетку кишечной палочки.
Вера Сысоева
Языковые модели сгенерировали рабочий вирусный геном
Используя геномные языковые модели Evo 1 и Evo 2, американские исследователи под руководством Брайана Хая (Brian L. Hie) из Института Arc сгенерировали полные геномы бактериофагов, похожих на хорошо изученный вирус ΦX174. При этом смесь сгенерированных фагов приспособилась заражать три линии Escherichia coli, устойчивые к ΦX174. Этих результатов уже достаточно для эффектного заголовка о вирусах, созданных искусственным интеллектом. Но за кликбейтом скрывается более интересный вопрос: что именно в этом эксперименте сделала модель — и насколько далеко генерация последовательностей уже продвинулась в сторону проектирования сложных функциональных биологических систем с заданными свойствами?