211service.com
Een snelle, programmeerbare moleculaire klok
Een moleculair uurwerk dat de tijd tikt met een flits van fluorescerend eiwit zou de basis kunnen vormen voor nieuwe biosensoren. De klok, of synthetische genoscillator, is een staaltje synthetische biologie - een jong veld waarin onderzoekers nieuwe biologische onderdelen in organismen ontwikkelen.
Bio-ingenieurs van UC San Diego hebben de eerste stabiele, snelle en programmeerbare genetische klok gecreëerd die betrouwbaar de tijd bijhoudt door het knipperen van fluorescerende eiwitten binnenin E coli cellen. De knippersnelheid van de klok verandert wanneer de temperatuur, energiebron of andere omgevingsomstandigheden veranderen. Hier wordt een microfluïdisch systeem getoond dat in staat is om de omgevingsomstandigheden van de E coli cellen met grote precisie - een van de sleutels tot deze vooruitgang.
Krediet: UC San Diego Jacobs School of Engineering
Om de klok te maken, hebben wetenschappers een moleculaire oscillator genetisch gemanipuleerd die is samengesteld uit meerdere genpromotors, die genen aanzetten in de aanwezigheid van bepaalde chemicaliën, en genen zelf, waarvan er één codeert voor een fluorescerend eiwit. wanneer uitgedrukt in E coli bacteriën zet het feedbacksysteem het fluorescerende gen met regelmatige tussenpozen aan en uit.
De oscillaties van de klok kunnen worden afgestemd door de temperatuur waarbij de E coli worden gekweekt, de voedingsstoffen die ze krijgen en specifieke chemische triggers. Volgens een vandaag gepubliceerd artikel in Natuur , zijn de snelste oscillaties die de wetenschappers tot nu toe hebben geregistreerd ongeveer 13 minuten.
De aan-uit-frequentie kan mogelijk worden gebruikt om het niveau van een giftige chemische stof in het milieu te bepalen, zegt Jeff Hasty, een bio-ingenieur bij UC San Diego, die het project leidde. Men zou eenvoudige aanpassingen kunnen maken zodat het reageerde op andere chemicaliën of suikers.
Volgens een persbericht van UC San Diego,
Een volgende stap is het synchroniseren van de klokken binnen grote aantallen E coli cellen zodat alle cellen in een reageerbuis tegelijk zouden knipperen. Dit zou veel lijken op de ingrediënten van een fascinerende omgevingssensor, zei Jeff Hasty, een bio-ingenieursprofessor aan de UC San Diego en senior auteur over de Natuur papier. Onderzoekers in zijn laboratorium hebben ook geavanceerde microfluïdische systemen ontwikkeld die in staat zijn om de omgevingsomstandigheden van hun E coli cellen met grote precisie. Hierdoor kunnen de bio-ingenieurs precies volgen welke omgevingsomstandigheden de knipperfrequenties van hun klokken beïnvloeden.