Цианобактерии, продуцирующие этанол или водород с помощью естественного переноса генов. Фото: Amadeus Bramsiepe, KIT
Цианобактерии практически не нуждаются в питательных веществах, а используют энергию солнечного света. Купальщики знакомы с этими микроорганизмами, часто неправильно называемыми «сине-зелеными водорослями», так как они часто встречаются в воде.
Группа исследователей из Технологического института Карлсруэ (KIT) обнаружила, что многоклеточный вид этих бактерий Phormidium lacuna может быть генетически модифицирован путем естественной трансформации, чтобы производить такие вещества, как этанол или водород. Результаты представлены в научном онлайн-журнале PLOS ONE, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0234440.
Во время трансформации клетка модифицируется путем добавления генетического материала (ДНК). Этот процесс, который часто встречается в природе, может использоваться для придания клетке некоторых специфических свойств.
«Естественная трансформация означает, что ДНК поглощается клетками без использования каких-либо дополнительных средств». Процедура проста: она протекает без сопряжения (соединения с другой клеткой) и без электроперфорации, делающей стенку ячейки проницаемой.
Поскольку естественная трансформация до сих пор успешно проходила только у одноклеточных цианобактерий, предполагалось, что это было исключительной особенностью одноклеточных видов.
Выводы исследовательской группы KIT показывают, что естественная способность поглощать внеклеточную ДНК встречается у цианобактерий чаще, чем считалось ранее. В своей научной публикации они впервые демонстрируют перенос генов в многоклеточном роде нитчатой цианобактерии Phormidium lacuna вследствие естественной трансформации.
Для проведения естественной трансформации клетки должны находиться в физиологическом состоянии, известном как естественная компетентность, чтобы клетка-реципиент могла активно транспортировать ДНК в цитоплазму.
Ученые выделили несколько штаммов этого вида из Северного и Средиземного морей и определили последовательность генома одного из них. Они воспользовались естественной трансформацией и включили новую генетическую информацию в геном Phormidium lacuna.
Метод, разработанный исследователями для модификации многоклеточных цианобактерий путем введения генетической информации, открывает широкие возможности для фундаментальных исследований и практических применений.
Возможное применение, ориентированное на будущее, будет состоять в синтезе этанола, водорода или лактата, а также других биопродуктов в живых клетках, что будет способствовать развитию биоэкономики, основанной на устойчивых ресурсах.
«Видение исследователей состоит в том, чтобы использовать эту технологию для замены ископаемых ресурсов».
Написать комментарий