По словам ученых, это достижение является важной вехой, поскольку оно радикально меняет внутреннюю работу одного из самых популярных биологических модельных организмов. А в будущем E.coli, потребляющую СО 2, можно использовать для получения молекул органического углерода, которые можно использовать в качестве биотоплива или для производства продуктов питания. Продукты, изготовленные таким образом, будут иметь более низкие выбросы по сравнению с обычными способами производства и потенциально могут удалить газ из воздуха.

«Это похоже на метаболическую пересадку сердца», - говорит Тобиас Эрб, биохимик и синтетический биолог из Института наземной микробиологии им. Макса Планка в Марбурге, Германия, который не принимал участия в исследовании.

Растения и фотосинтетические цианобактерии - водные микробы, которые производят кислород - используют энергию света для преобразования или фиксации CO 2 в углеродсодержащие строительные блоки жизни, включая ДНК, белки и жиры. Но эти организмы могут быть трудно генетически модифицированы, что замедляет усилия по превращению их в биологические фабрики.

В отличие от этого, бактерия E.coli относительно проста в разработке, и ее быстрый рост означает, что изменения можно быстро протестировать и настроить для оптимизации генетических изменений. Но бактерия предпочитает расти на сахарах, таких как глюкоза, и вместо того, чтобы потреблять CO 2 , она выбрасывает газ в виде отходов.

Рон Майло, системный биолог из Научного института Вейцмана в Реховоте, Израиль, и его команда провели последнее десятилетие, пересматривая рацион E. coli . В 2016 году они создали 2 штамм, который потреблял CO 2 , но это соединение составляло лишь часть потребления углерода организмом - остальное было органическим соединением, которое питали бактерии, называемым пируватом.

В последней работе Майло и его команда использовали сочетание генной инженерии и лабораторной эволюции для создания штамма кишечной палочки, который может получать весь свой углерод из CO 2 . Во-первых, они дали бактериальные гены, которые кодируют пару ферментов, которые позволяют фотосинтезирующим организмам превращать СО 2 в органический углерод. Растения и цианобактерии обеспечивают это преобразование светом, но для E. coli это было невозможно. Вместо этого команда Майло вставила ген, который позволяет бактериям собирать энергию из органической молекулы, называемой формиатом.

Даже с этими добавками, бактерия отказалась менять свою сахарную еду на CO 2. Чтобы дополнительно настроить штамм, исследователи культивировали последующие поколения модифицированной кишечной палочки в течение года, давая им лишь незначительные количества сахара и СО 2 в концентрациях, примерно в 250 раз превышающих концентрации в атмосфере Земли. Они надеялись, что бактерии разовьют мутации, чтобы приспособиться к этой новой диете. Примерно через 200 дней появились первые клетки, способные использовать CO 2 в качестве единственного источника углерода. И через 300 дней эти бактерии росли быстрее в лабораторных условиях, чем те, которые не могли потреблять CO 2 .

Майло и его команда надеются, что их бактерии будут расти быстрее и жить на более низких уровнях CO 2 . Они также пытаются понять, как кишечная палочка эволюционировала, чтобы потреблять CO 2 : изменения только в 11 генах, казалось, позволили переключиться, и теперь они работают над тем, чтобы определить как.

По словам Шерил Керфельд, биоинженера в Университете штата Мичиган в Восточном Лансинге и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли в Калифорнии, эта работа является «вехой» и демонстрирует силу объединения технологий и эволюции для улучшения природных процессов.

Уже сейчас кишечная палочка используется для создания синтетических версий полезных химических веществ, таких как инсулин и гормон роста человека. Майло говорит, что работа его команды может расширить продукты, которые могут производить бактерии, включая возобновляемое топливо, продукты питания и другие вещества. Но он не видит, что это скоро произойдет, пишет Nature.

По словам ученых, это достижение является важной вехой, поскольку оно радикально меняет внутреннюю работу одного из самых популярных биологических модельных организмов. А в будущем E.coli, потребляющую СО 2, можно использовать для получения молекул органического углерода, которые можно использовать в качестве биотоплива или для производства продуктов питания. Продукты, изготовленные таким образом, будут иметь более низкие выбросы по сравнению с обычными способами производства и потенциально могут удалить газ из воздуха.

В«Это похоже на метаболическую пересадку сердцаВ», - говорит Тобиас Эрб, биохимик и синтетический биолог из Института наземной микробиологии им. Макса Планка в Марбурге, Германия, который не принимал участия в исследовании.

Растения и фотосинтетические цианобактерии - водные микробы, которые производят кислород - используют энергию света для преобразования или фиксации CO 2 в углеродсодержащие строительные блоки жизни, включая ДНК, белки и жиры. Но эти организмы могут быть трудно генетически модифицированы, что замедляет усилия по превращению их в биологические фабрики.

В отличие от этого, бактерия E.coli относительно проста в разработке, и ее быстрый рост означает, что изменения можно быстро протестировать и настроить для оптимизации генетических изменений. Но бактерия предпочитает расти на сахарах, таких как глюкоза, и вместо того, чтобы потреблять CO 2 , она выбрасывает газ в виде отходов.

Рон Майло, системный биолог из Научного института Вейцмана в Реховоте, Израиль, и его команда провели последнее десятилетие, пересматривая рацион E. coli . В 2016 году они создали 2 штамм, который потреблял CO 2 , но это соединение составляло лишь часть потребления углерода организмом - остальное было органическим соединением, которое питали бактерии, называемым пируватом.

В последней работе Майло и его команда использовали сочетание генной инженерии и лабораторной эволюции для создания штамма кишечной палочки, который может получать весь свой углерод из CO 2 . Во-первых, они дали бактериальные гены, которые кодируют пару ферментов, которые позволяют фотосинтезирующим организмам превращать СО 2 в органический углерод. Растения и цианобактерии обеспечивают это преобразование светом, но для E. coli это было невозможно. Вместо этого команда Майло вставила ген, который позволяет бактериям собирать энергию из органической молекулы, называемой формиатом.

Даже с этими добавками, бактерия отказалась менять свою сахарную еду на CO 2. Чтобы дополнительно настроить штамм, исследователи культивировали последующие поколения модифицированной кишечной палочки в течение года, давая им лишь незначительные количества сахара и СО 2 в концентрациях, примерно в 250 раз превышающих концентрации в атмосфере Земли. Они надеялись, что бактерии разовьют мутации, чтобы приспособиться к этой новой диете. Примерно через 200 дней появились первые клетки, способные использовать CO 2 в качестве единственного источника углерода. И через 300 дней эти бактерии росли быстрее в лабораторных условиях, чем те, которые не могли потреблять CO 2 .

Майло и его команда надеются, что их бактерии будут расти быстрее и жить на более низких уровнях CO 2 . Они также пытаются понять, как кишечная палочка эволюционировала, чтобы потреблять CO 2 : изменения только в 11 генах, казалось, позволили переключиться, и теперь они работают над тем, чтобы определить как.

По словам Шерил Керфельд, биоинженера в Университете штата Мичиган в Восточном Лансинге и Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли в Калифорнии, эта работа является В«вехойВ» и демонстрирует силу объединения технологий и эволюции для улучшения природных процессов.

Уже сейчас кишечная палочка используется для создания синтетических версий полезных химических веществ, таких как инсулин и гормон роста человека. Майло говорит, что работа его команды может расширить продукты, которые могут производить бактерии, включая возобновляемое топливо, продукты питания и другие вещества. Но он не видит, что это скоро произойдет, пишет Nature.

Подробнее читайте на kapital-rus.ru ...