Forskere kontrollerer det daglige biologiske ur af alger, fremme biomedicin

Carl H. Johnson, Cornelius Vanderbilt-professor i biologiske videnskaber, er sammen med et hold af Vanderbilt-forskere lykkedes med at justere det daglige biologiske ur for cyanobakterier, hvilket gør de blågrønne alger til en mere produktiv producent af vedvarende brændstoffer, kemikalier og lægemidler som f.eks. insulin.

Deres papir, "Clocking Out and Letting Go to Unleash Green Biotech Applications in a Photosynthetic Host" er udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences .

De ultimative solcelledrevne maskiner, cyanobakterier er som små værksteder, der vælter alt fra medicin til brændstoffer. I årevis har forskere arbejdet på at gøre cyanobakterier til en mere frugtbar og alsidig mikrobiel cellefabrik. Forskningen er dog ikke gået så hurtigt frem, som den har gjort på andre mikrober som E. coli og gær.

Fordi mikroorganismernes genekspression er stramt styret af deres indre ure, har cyanobakterier en indbygget snooze-knap. Johnson Lab omprogrammerede genekspressionen ved at frigive circadian repressor-elementer i deres regulatoriske veje, hvilket resulterede i en dramatisk forbedring i produktionen af ​​aktive enzymer og polypeptider, der er vigtige i biomedicin.

"I stedet for blot at fokusere på de traditionelle måder at skabe stærkere genekspression af det ønskede produkt, ræsonnerede vi, at det daglige biologiske ur, der modulerer genekspression, kunne manipuleres, så flere ting kunne laves 24/7," sagde Johnson. P>

"Ved at inaktivere det indre biologiske ur i cyanobakterier og dets undertrykkelse af genekspression, kunne vi nu være i stand til at opnå en stor opregulering af grønne bioprodukter, herunder medicinen insulin."

Dette arbejde med fokus på cyanobakterier er især vigtigt, fordi det er nemt og omkostningseffektivt at dyrke, ved at bruge sollys som energikilde og trives i næringsfattige miljøer. Resultaterne kunne gøre det muligt for grøn bioteknologi at udvikle sig i et accelereret tempo.

Green biotechs mål er at udvikle genetisk ændrede fotosyntetiske organismer til at fungere som "bioreaktorer", der producerer vedvarende brændstoffer, lægemidler og kemiske prækursorer med minimal miljøpåvirkning.

Flere oplysninger: Yao Xu et al., Clocking out og give slip for at frigøre grønne bioteknologiske applikationer i en fotosyntetisk vært, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2318690121

Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences

Leveret af Vanderbilt University