Можно ли пересадить биологические часы?

Кишечную палочку заставили светиться по часам, пересадив ей молекулярные ходики от цианобактерий.

Кишечная палочка одна из тех организмов, которые обходятся без внутреннего суточного ритма, подчиняющегося смене дня и ночи. Зато такие часы есть у цианобактерий, что неудивительно: они занимаются фотосинтезом, а если ты занимаешься фотосинтезом, то, хочешь не хочешь, за солнцем следить будешь. Собственно, кроме цианобактерий, никакие другие бактерии суточными ритмами не обзавелись. (Подчеркнём, что речь идёт именно о циркадных, суточных часах, а не вообще о биологических ритмах.)

Памеле Сильвер (Pamela A. Silver) и её коллегам из Института Уайса при Гарвардском университете пришла в голову мысль пересадить биологические часы из одной бактерии в другую то есть, как можно догадаться, из цианобактерии в кишечную палочку. Как известно, у цианобактерий молекулярной пружиной суточного ритма служат три белка под названием KaiA, KaiB, и KaiC: в течение дня KaiA фосфорилирует KaiC, а ночью KaiB выполняют обратную реакцию, то есть снимает с KaiC остатки фосфорной кислоты. Сам KaiC может влиять на активность других генов (в том числе и своего собственного), стимулируя транскрипцию, то есть синтез РНК на них, но делать он это может в зависимости от того, в каком он виде находится, в дневном фосфорилированном или в ночном нефосфорилированном.

Система, как видим, довольно простая, нужно было лишь пересадить три гена от цианобактерии Synechococcus elongatus кишечной палочке Escherichia coli. Фосфорилированный KaiC взаимодействует с другим белком, SasA, и исследователи внесли в геном кишечной палочки ещё и ген светящегося белка, который включался комплексом KaiC-SasA. Наступал день, KaiC получал фосфатную группу, связывался с SasA, и оба они вместе активировали синтез РНК на гене флуоресцентного белка. На его РНК синтезировался сам белок, и клетка начинала светиться. Иными словами, кишечную палочку, у которой никаких суточных часов сроду не было, снабдили циркадными ходиками . Правда, спустя три дня часы ломались. По словам авторов, у самих цианобактерий есть дополнительные механизмы, обеспечивающие синхронизацию ядра молекулярной пружины со временем суток, а обычных же бактерий такой поправки хода нет (хотя ничто не мешает и такие гены тоже пересадить в кишечную палочку). Полностью результаты экспериментов описаны в статье в Science Advances.

Цель работы была, разумеется, не только в том, чтобы получить светящуюся по часам бактерию. Такие клетки, которые к тому же умели бы ещё синтезировать лекарства, могли бы послужить хорошими дозаторами, освобождая нужное вещество в нужный момент времени (у болезней ведь тоже есть свои циклические ритмы).

Считается, что ожирение и сопутствующие ему метаболические расстройства возникают из-за расстроенных суточных часов организма, которые перестают задавать правильный распорядок дня кишечным бактериям у которых, напомним, собственных часов нет. И здесь, пожалуй, помогли бы как раз те бактерии, которых такими часами снабдили в лаборатории. Наконец, если мы говорим о микроорганизмах, используемых для получения биотоплива, то их можно бы заставить работать от солнца, а чтобы это происходило с максимальной пользой, опять же понадобятся суточные часы.

Читайте также:

Hi-Tech → Игрок в Hearthstone уже 45 часов не может закончить ход

Hi-Tech → Наши беспилотники не хуже американских

Hi-Tech → Физики установили новый рекорд в точности атомных часов

Hi-Tech → Samsung намекнула на выпуск новой модели «умных часов»

Hi-Tech → Tag Heuer объявила дату выпуска смарт-часов

シ Обязательно поделись ссылкой с друзьями! ٩(^‿^)۶✉ Мы очень рады видеть Вас, на нашем сайте столько раз — 60367825 ツ