Ученые из США смогли ускорить процесс эволюции бактерий

По мнению исследователей, их разработка найдет широкое применение в химической технологии, фармацевтике и других областях промышленности, где необходим крупномасштабный синтез сложных биоорганических соединений.

Группа ученых из Гарвардской медицинской школы применила новый метод генной инженерии, который позволяет, немного изменяя нуклеотиды в генах или группах генов, добиваться улучшения старых или появления совершенно новых свойств бактерий. До сих пор ученые использовали так называемую последовательную стратегию изменения генов, когда каждое новое изменение ДНК производится последовательно друг за другом, а изменения свойств бактерий отслеживаются на каждом этапе.

Команда ученых из Гарварда надеялась заставить бактерии Escherichia coli (E.coli) производить в больших количествах биоорганическое соединение ликопин. Это соединение встречается в томатах и обладает антиоксидантными свойствами. Оно родственно большому количеству химических веществ, применяемых в противораковых терапиях.

Природные штаммы производят ликопин в очень небольших количествах, при этом ученым известно, что за синтез этого химического соединения отвечают 24 различных гена из 4500 генов E.coli.

Исследователи приготовили несколько синтетических вариантов каждого из этих 24 генов, выделив оригинальные последовательности из природного штамма, разделив их на отрезки в 90 нуклеотидов (единичных "букв" ДНК) и снабдив каждый отрезок какой-либо мутацией - заменой, добавлением или удалением того или иного нуклеотида.

Разработанная учеными установка позволяет внедрить эти варианты в геном бактерий в автоматическом режиме. Это внедрение происходит случайным и неконтролируемым образом в результате чего некоторые бактерии перестают синтезировать ликопин, а некоторые получают возможность синтезировать его гораздо эффективнее.

За три дня непрерывной работы установки ученые сумели заставить бактерии производить ликопин в 500 раз эффективнее, чем природные штаммы.