Новости

Новый механизм самоуничтожения не позволит бактериям разбежаться в неподходящем месте

Синтетическая биология знает множество способов, как заставить микроорганизмы трудиться на благо человечества. Модифицированные бактерии могут перерабатывать пластиковые отходы, диагностировать заболевания кишечника, лечить рак и даже производить кислород для первых колонизаторов Марса. Правда, есть одна проблема: никто не знает, что произойдёт, если микробы выйдут из-под контроля и улизнут от своих создателей.
Ранее другие учёные уже предлагали способ, с помощью которого бактерии можно было убивать по команде, но в случае с побегом этот вариант не сработает. Отдельная трудность состоит в том, что микроорганизмы способны быстро мутировать, и исследователи должны быть полностью уверены, что гены, ответственные за ликвидацию нарушителей, в любом случае передадутся следующему поколению.
Теперь исследователи из Гарвардского университета во главе с Памелой Сильвер (Pamela Silver) разработали систему из двух молекулярных механизмов, которые "встраиваются" в геном микробов и автоматически уничтожают их за пределами "разрешённой зоны". В качестве модельных организмов выступили кишечная палочка и лабораторная мышь, в организм которой и помещали модифицированных бактерий.
Первый генетический переключатель не позволяет микроорганизмам удалить определённую функцию из генома в процессе эволюции. Он состоит из гена, кодирующего смертельный для бактерии токсин, и так называемого "элемента памяти", который подавляет производство ядовитого вещества. Если в результате мутации элемент памяти будет вырезан из генома, содержание токсина вырастет, и неправильные клетки будут уничтожены.
Второй механизм действует по похожему принципу, но в этом случае блокировка производства токсина исчезает в тот момент, когда температура окружающей среды падает с 37 до 22 градусов по Цельсию. Таким образом такие бактерии могут существовать только внутри живого теплокровного организма. Но как только они покинут его пределы, например, выйдут вместе с фекалиями, температура окружающей среды фактически их убьёт.
Длительное наблюдение за линиями модифицированных бактерий показало, что механизм самоликвидации сохраняется, как минимум, в 140 поколениях. А после попадания из организма мыши во внешнюю среду выживает лишь один микроорганизм из ста тысяч.
"Этот прорыв значительно приближает нас к реальному использованию синтетически сконструированных микроорганизмов в организме человека или окружающей среде, – говорит Сильвер в пресс-релизе. – Сейчас мы работаем над созданием комбинаций выключателей, которые могут реагировать на различные экологические факторы, чтобы обеспечить ещё более жёсткий контроль".
Детально разобраться в сложнейшей системе сдерживающих факторов и молекулярных переключателей можно, прочитав статью, которая была опубликована авторами работы в научном издании Molecular Cell.
Возвращаясь же к другим подвигам бактерий в сотрудничестве с синтетическими биологами, хотелось бы упомянуть ещё о микроорганизмах, которых учёные заставили вырабатывать электричество, о светящихся бактериях, которые помогут обнаружить мину и миниатюрных специалистах по распознаванию рака и диабета. Обо всех этих подвигах и многих других можно узнать, полистав материалы специального раздела "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru).
Читайте также
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Испытатель российской вакцины заразился коронавирусом. Препарат не работает?
Большинство считает, что вакцина обязана предотвращать заражение. Но это не так.
Как поймать темную материю
Как поймать темную материю
Темная материя есть даже в вашей комнате, но как ее поймать?
Венера — наша историческая родина?
Венера — наша историческая родина?
Благодаря находке фосфина в облаках Венеры, астрофизики обрели веру в возможность обнаружения внеземной жизни.