Биохимики создают специальный компьютер, контролирующий ответную реакцию в цепи при помощи дрожжей

Уче­ным из раз­ных обла­стей науки в послед­ние годы трудно было выяс­нить спо­соб управ­ле­ния слож­ными про­цес­сами, кото­рые про­ис­хо­дят в клет­ках ‚ таким обра­зом, чтобы  полу­чить воз­мож­ность мани­пу­ли­ро­вать ими. Зна­чи­тель­ная часть этой работы заклю­ча­лась в том, чтобы попы­таться зашиф­ро­вать гены в самом начале этапа этого процесса.

В насто­я­щее время сов­мест­ная группа аме­ри­кан­ских и швей­цар­ских иссле­до­ва­те­лей зани­ма­ются этой про­бле­мой в Швей­цар­ской выс­шей тех­ни­че­ской Школе Цюриха( или ETH Zurich), к кото­рой они подо­шли с дру­гой сто­роны. Как они опи­сы­вают в своей ста­тье опуб­ли­ко­ван­ной в Nature Biotechnology, они обна­ру­жили спо­соб созда­ния обрат­ной связи между ком­пью­те­ром и дрож­же­выми клет­ками, для кон­троля про­из­вод­ства белков.

Их откры­тие осно­вано на том, что в состав дрож­же­вых кле­ток вхо­дят моле­кулы, кото­рые  имеют назва­ние фито­хромы, они в своем роде слу­жат пере­клю­ча­те­лями, и вызы­вают  изме­не­ния в гене­ти­че­ской струк­туре, кото­рая вклю­чает в себя про­цесс про­из­вод­ства белка. Эти изме­не­ния были вызваны крас­ным осве­ще­нием. Инте­ресно то, что более тем­ный крас­ный свет вызы­вает про­ти­во­по­лож­ный эффект, при его вклю­че­ние дрож­же­вые клетки воз­вра­ща­ются к своей пер­во­на­чаль­ной гене­ти­че­ской струк­туре и пре­кра­щают выра­ба­ты­вать  белок. Таким обра­зом, исполь­зуя только два вида света иссле­до­ва­тели могут запу­стить или оста­но­вить подачу про­из­вод­ства белка по их соб­ствен­ному усмотрению.

Было бы более любо­пытно, если бы про­цесс про­из­вод­ства бел­ков можно было бы  кон­тро­ли­ро­вать через ответ­ную реак­цию (цепочку обрат­ной связи).  Чтобы это про­изо­шло, команда пред­ста­вила так назы­ва­е­мую моле­кулу пере­дат­чика в клет­ках дрож­жей, кото­рая нахо­дится под воз­дей­ствием люми­нес­цент­ного света, во время про­из­вод­ства  белка. К сожа­ле­нию, про­цессы в клетке не могут быть завер­шены из-за тех или иных огра­ни­чи­ва­ю­щих усло­вий, таких, как, ска­жем, уско­ре­ние или замед­ле­ние в опре­де­лен­ное время быст­роты про­те­ка­ния про­цесса или интер­вала, за кото­рый этот про­цесс про­ис­хо­дит.  Чтобы избе­жать эту про­блему, команда создала ком­пью­тер­ную модель, чтобы опре­де­лить, как долго све­то­вые импульсы должны про­те­кать, чтобы клетки дрож­жей про­из­во­дили белки, когда им этого потребуется.

Они создали про­цесс, кото­рый запус­кался при помощи ком­пью­тера, регу­ли­ру­ю­щий подачу крас­ного света в тот момент, когда нужно, таким обра­зом, при­го­тав­ли­вая  дрож­же­вые клетки к дей­ствию. Сна­чала моле­кула пере­дат­чик дает сиг­нал на про­из­вод­ство бел­ков. По исте­че­нию опре­де­лён­ного вре­мени, ком­пью­тер­ные команды оста­нав­ли­вают подачу крас­ного света и вклю­чают тем­ный свет, чтобы при­оста­но­вить про­цесс вос­про­из­вод­ства белка. Весь этот про­цесс может про­те­кать и дальше авто­ма­ти­че­ски, за счёт обрат­ной связи с посто­ян­ным коли­че­ством бел­ков, кото­рое  пода­ется  в тече­ние всего вре­мени. В этом и заклю­ча­ется вся пре­лесть, если бы уче­ные могли кон­тро­ли­ро­вать дрож­же­вые клетки таким обра­зом, их можно было бы исполь­зо­вать для изго­тов­ле­ния лекарств или про­из­вод­ства био­топ­лива.  Хотя для этого потре­бу­ется время.

По дан­ным Nature Biotechnology

© 2011 Мир Инно­ва­ций

Похожие новости

Ответить

Фотогалерея

Войти