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