Ученые превратили бактерию в самый маленький «магнитофон» на свете

Бактерии-магнитофоны

Группа исследователей из Медицинского центра Колумбийского университета преобразовала естественный механизм иммунной системы бактерий, превратив его тем самым в микроскопический «магнитофон», способный в режиме реального времени записывать данные о состоянии бактерии и окружающей ее среды. Данное достижение закладывает основу для целого ряда новых биологических технологий, в которых одноклеточные организмы могут быть использованы для диагностики состояния организма человека, для экологического контроля окружающей среды и т.п.

Микробами, превращенными в крошечные «магнитофоны», стали вездесущие бактерии вида Escherichia coli (E.coli). Благодаря вмешательству в их генетический код они могут не только записывать изменения, происходящие в окружающей среде, но и сопровождать каждую запись соответствующей временной отметкой. Запись информации в генетический код микроорганизма производится при помощи механизма CRISPR-Cas, которая является основой иммунной системы многих видов микроорганизмов.

Иммунная система на базе CRISPR-Cas-механизма встраивает в генетический код микроорганизма участки генетического кода всех вирусов, атаковавших этот микроорганизм. Это делается для того, чтобы последующие поколения микроорганизмов могли успешно отражать атаки уже «известных» им вирусов. В результате, в ДНК микроорганизмов накапливается нечто вроде «хронологического отчета», в котором фигурируют все виды вирусов, атаковавших не только данный микроорганизм, но и даже его самых далеких предков.

Для того, чтобы превратить механизм CRISPR-Cas в микроскопический «рекордер», ученые модифицировали небольшие молекулы ДНК, называемые плазмидами, давая им способность создавать большее количество их копий внутри клетки в ответ на определенные внешние сигналы. В отсутствии любых внешних сигналов лишь один из видов модифицированных плазмид является активным, и CRISPR-Cas-механизм постоянно добавляет именно этот вид в общий геном клетки.

Запись информации в ДНК

Но когда в клетку извне поступает определенный сигнал, это приводит к активации другого вида плазмид и вставке их в геном клетки. Таким образом, в геноме клетки получается последовательность, состоящая из участков плазмид разных типов, содержащая хронологическую запись событий, произошедших в окружающей клетку среде. После этого ученые могут извлечь «записанную» ДНК из клетки-магнитофона и расшифровать ее при помощи обычного способа секвенирования ДНК.

Согласно имеющейся информации, такой способ позволяет записывать в ДНК клетки информацию максимум о трех видах различных событий и сигналов в один момент времени. А длины внутриклеточной ДНК достаточно для непрерывной записи в нее информации в течение единиц или десятков дней, в зависимости от частоты происходящих событий.

И в заключение следует отметить, что технология CRISPR-Cas уже использовалась для записи в ДНК стихов, книг, компьютерных программ и даже видеофайлов. А данный случай является первым разом в истории науки, когда CRISPR-Cas-механизм был использован для записи клеточной деятельности и изменений в окружающей среде, сопровождаемых отметками реального времени.

[embedded content]

Share Button

Материалы по теме:

KairoScope-E — первый в мире хирургический эндоскоп, обеспечивающий разрешающую способность в 8К
Представители относительно молодой компании Kairos из Токио объявили о разработке первого в мире хирургического устройства-эндоскопа под названием KairoScope-E, который обеспечивает разрешающую способность производимой съемки ...
Proteus — камера, способная увидеть свет от источника, находящегося внутри тела человека
Практически все ткани человеческого организма сильно рассеивают проходящий сквозь них свет. И для того, чтобы получить информацию о состоянии некоторых внутренних органов медики вынуждены ...
Создано «живое» программируемое биовычислительное устройство, основанное на РНК
Ученые из Института Вайса Гарвардского университета, специализирующиеся в области синтетической биологии, разработали живое программируемое биовычислительное устройство, основой которого являются самособирающиеся цепочки синтетической рибонуклеиновой кислоты ...
Создана искусственная радужка, реагирующая на свет так же, как и радужная оболочка живого глаза
Начиная с того момента, когда новорожденный ребенок человека открывает свои глаза, в них, в этих глазах, начинает свою работу радужная оболочка, называемая еще радужкой. ...
Нобелевская премия 2017 года в области медицины присуждена исследователям генов, ответственных за «внутренние часы» организма человека
Нобелевский комитет Каролинского института, Швеция, на днях присудил первую в 2017 году Нобелевскую премию. Лауреатами Нобелевской премии этого года в области медицины и физиологии ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика