صفحه های CRISPRi منابع ثبات متابولیک را در E. coli نشان می دهد – ScienceDaily


پایداری متابولیک ، توانایی سیستم متابولیک برای ایجاد بافر در محیط ، همیشه عملکرد خوبی برای میکروب شناسان نیست: این امر با مهندسی متابولیک تداخل می کند یا از کشتن باکتری توسط آنتی بیوتیک ها جلوگیری می کند. بنابراین ، درک سازوکارهایی که به ثبات متابولیک اجازه می دهند مهم است. صفحه ای کاملاً موازی CRISPRi این را نشان می دهد اشریشیاکلی متابولیسم در برابر تجزیه آنزیم ها بسیار قوی است و داده های بسیاری از شاخص ها مکانیسم های پشت آن را نشان می دهد. در آینده ، محققان می خواهند با استفاده از این دانش مدل های بهتری از متابولیسم را بسازند که امکان طراحی منطقی میکروب های صنعتی را فراهم کند.

در زیستگاه طبیعی خود ، باکتری ها آن را دوست دارند اشریشیاکلی با تغییرات مداوم در ترکیب مواد مغذی روبرو می شوند. اما در آزمایشگاه ، آنها می توانند متخصصان واقعی نیز باشند و به عنوان مثال در یک منبع کربن مانند گلوکز رشد کنند. برای انجام این کار ، شبکه متابولیکی آنها باید تمام عناصر سازنده سلول را از ابتدا ترکیب کند. این کار به صدها واکنش کاتالیز شده با آنزیم در شبکه متابولیک نیاز دارد تا با سرعت مناسب کار کند و هیچ واکنشی به طور تصادفی زیر آستانه بحرانی قرار نگیرد. در غیر این صورت ، یک مانع در شبکه می تواند عواقب گسترده ای داشته باشد و در نهایت رشد سلول را متوقف کند.

برای پیدا کردن چگونه اشریشیاکلی در حال انجام این وظیفه ، محققان به سرپرستی دکتر هانز از موسسه میکروبیولوژی زمینی ماکس پلانک از فناوری تداخل CRISPR (CRISPRi) استفاده می کنند. با القا هر یک از پروتئین ها در شبکه متابولیک اشریشیاکلی، آنها یک کتابخانه CRISPRi با 7177 سویه ایجاد کردند. توالی کتابخانه عمیق در طی یک تست رقابت ادغام شده به محققان اجازه داد تا مناسب بودن هر سویه CRISPRi را به مدت 14 ساعت پیگیری کنند. نتایج این صفحه کاملاً موازی CRISPR تا حدودی تعجب آور بود. در حالی که ناک اوت فقط هفت ژن – نکات کلیدی در شبکه متابولیک ، مانند بیوسنتز دی اکسینوکلئوتیدها برای سنتز DNA – باعث نقص فوری و شدید در تناسب اندام می شود ، صدها ناک اوت دیگر اثرات کمی داشت.

همانطور که دکتر هانز لینک توضیح می دهد: “نتایج ما این را نشان داد اشریشیاکلی سلولها به ثبات متابولیکی بسیار بالایی می رسند. به طور کلی ، قدرت به موجودات زنده اجازه می دهد تا با وجود اختلالات بیرونی و درونی زنده بمانند ، و مکانیسم های مختلفی وجود دارد که آن را واسطه می کند ، مانند مکانیسم های بازخورد یا مازاد. در این زمینه ، ارگانیسم ها همیشه در وضعیت سازش قرار دارند: یا غلظت آنزیم بالایی را بیان می کنند ، که گران است. یا غلظت آنزیمی کم را بیان کنید که ممکن است ظرفیت متابولیسم را محدود کند. برای ما محققان ، اگر همیشه بخواهیم متابولیسم ایجاد کنیم تا تولید بیش از حد مواد شیمیایی با باکتری ها ایجاد شود ، مقاومت همیشه یک ویژگی خوشایند در باکتری ها نیست. به همین دلیل درک چگونگی مهم است اشریشیاکلی این وظیفه را انجام می دهد “

برای پاسخ به این سوال ، تیم پروتئوم و متابولیت 30 سویه CRISPRi را اندازه گیری کردند. در برخی از سویه ها ، پاسخ های پروتئومی مکانیسم هایی را نشان می دهد که به طور فعال با ناک اوت CRISPRi بافر می شوند. به عنوان مثال ، حذف هوموسیستئین ترمتیلاز (MetE) در مسیر متیونین باعث تنظیم جبرانی تمام آنزیم های دیگر در مسیر متیونین می شود. به عبارت دیگر، اشریشیاکلی سلول ها احساس کردند که ناک داون مانعی برای بیوسنتز متیونین است و سپس یک پاسخ بسیار دقیق و محلی را در اطراف مسیر متیونین نصب کردند. 30 سویه باقیمانده CRISPRi مکانیسم های بافر مشابهی را نشان داد ، که به طرز شگفت آوری خاص بودند ، اما اینکه آیا تمام مسیرهای متابولیکی به چنین مکانیزم های بافر دقیق و محلی مجهز هستند ، باز است بنابراین ، Link Lab در حال حاضر روشهای جدید طیف سنجی جرمی را برای بررسی متابولیسم کامل کل کتابخانه CRISPRi معرفی می کند.

این روش جامع فرصتهای جدیدی را برای توسعه میکروبهای مفید صنعتی ایجاد می کند ، همانطور که دکتر هانز لینک اشاره کرد: “در آینده ، ما می خواهیم از این داده ها برای ساختن مدلهای متابولیکی پویا و قابل پیش بینی استفاده کنیم. اما ساختن مدلهای بزرگتر همچنان یکی از چالشهای بزرگی است که به ما امکان طراحی می دهد اشریشیاکلی سلولهایی که در یک سیگنال مشخص رشد را متوقف می کنند و سپس تمام منابع متابولیکی را در سنتز ماده شیمیایی مورد نظر متمرکز می کنند. این جداسازی کنترل شده رشد از تولید بیش از حد می تواند زمینه جدیدی را در مهندسی متابولیک ایجاد کند و برنامه های جدیدی را در بیوتکنولوژی صنعتی باز کند.

تاریخچه تاریخ:

مواد تهیه شده توسط انجمن ماکس پلانک. توجه: مطالب را می توان از نظر سبک و طول ویرایش کرد.


منبع: hobobat-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*