صفحه های CRISPRi منابع ثبات متابولیک را در E. coli نشان می دهد


تداخل CRISPR از پروتئین Cas9 غیرفعال (dCas9) و RNA منفرد (sgRNA) استفاده می کند و تخریب آنزیم خاص را در شبکه متابولیک باکتری امکان پذیر می کند. تعیین توالی عمیق می تواند رشد 7177 CRISPRi را به طور موازی ردیابی کند و از ثبات هر سویه CRISPRi اطلاع دهد. اعتبار: م Instituteسسه میکروبیولوژی زمین ماکس پلانک / تماس با ما

پایداری متابولیک ، توانایی سیستم متابولیک برای ایجاد تغییرات بافر در محیط آن ، همیشه از ویژگی های میکروب شناسان خوشایند نیست: این امر با مهندسی متابولیک تداخل می کند یا از کشتن باکتری توسط آنتی بیوتیک ها جلوگیری می کند. بنابراین ، مهم است که مکانیزم هایی را که برای پایداری متابولیسم امکان پذیر است ، درک کنید. یک صفحه کاملاً موازی CRISPRi این را نشان می دهد اشرشیاکلی متابولیسم در برابر تجزیه آنزیم ها بسیار قوی است و داده های بسیاری از شاخص ها مکانیسم های پشت آن را نشان می دهد. در آینده ، محققان می خواهند با استفاده از این دانش مدل های بهتری از متابولیسم را بسازند که امکان طراحی منطقی میکروب های صنعتی را فراهم کند.

در زیستگاه طبیعی خود ، باکتری ها آن را دوست دارند اشرشیاکلی با تغییرات مداوم در ترکیب مواد مغذی روبرو می شوند. اما در آزمایشگاه ، آنها می توانند متخصصان واقعی نیز باشند و به عنوان مثال در یک منبع کربن مانند گلوکز رشد کنند. برای انجام این کار ، شبکه متابولیکی آنها باید تمام عناصر سازنده سلول را از ابتدا ترکیب کند. این کار به صدها واکنش کاتالیز شده با آنزیم در شبکه متابولیکی نیاز دارد تا با سرعت مناسب کار کند و هیچ واکنشی به طور تصادفی زیر آستانه بحرانی قرار نگیرد. در غیر این صورت ، یک مانع در شبکه می تواند عواقب گسترده ای داشته باشد و در نهایت رشد سلول را متوقف کند.

برای پیدا کردن چگونه اشرشیاکلی در حال انجام این وظیفه ، محققان به سرپرستی دکتر هانز از موسسه میکروبیولوژی زمینی ماکس پلانک از فناوری تداخل CRISPR (CRISPRi) استفاده می کنند. با القا هر یک از پروتئین ها در شبکه متابولیک اشرشیاکلی، آنها یک کتابخانه CRISPRi با 7177 سویه ایجاد کردند. توالی کتابخانه عمیق در طی یک تست رقابت ادغام شده به محققان اجازه داد تا مناسب بودن هر سویه CRISPRi را به مدت 14 ساعت پیگیری کنند. نتایج این صفحه کاملاً موازی CRISPR تا حدودی تعجب آور بود. در حالی که ناک اوت فقط هفت ژن – نکات کلیدی در شبکه متابولیک ، مانند بیوسنتز دی اکسینوکلئوتیدها برای سنتز DNA – باعث نقص فوری و شدید در تناسب اندام می شود ، صدها ناک اوت دیگر اثرات کمی دارد.

همانطور که دکتر هانز لینک توضیح می دهد: “نتایج ما این را نشان داد اشرشیاکلی سلولها به ثبات متابولیکی بسیار بالایی می رسند. به طور کلی ، پایداری موجودات زنده را قادر می سازد تا علی رغم اختلالات بیرونی و درونی زنده بمانند ، و مکانیسم های مختلفی وجود دارد که آن را واسطه می کند ، مانند مکانیسم های بازخورد یا مازاد. در این زمینه ، ارگانیسم ها همیشه در شرایط سازش هستند: یا غلظت آنزیم بالایی را بیان می کنند ، که گران است. یا غلظت آنزیمی کم را بیان کنید که ممکن است ظرفیت متابولیسم را محدود کند. برای ما محققان ، اگر همیشه بخواهیم متابولیسم ایجاد کنیم تا تولید بیش از حد مواد شیمیایی با باکتری ها ایجاد شود ، مقاومت همیشه یک ویژگی خوشایند در باکتری ها نیست. به همین دلیل درک چگونگی مهم است اشرشیاکلی این وظیفه را انجام می دهد “

برای پاسخ به این سوال ، تیم پروتئوم و متابولیت 30 سویه CRISPRi را اندازه گیری کردند. در برخی از سویه ها ، پاسخ های پروتئومی مکانیسم هایی را نشان می دهد که به طور فعال با ناک اوت CRISPRi بافر می شوند. به عنوان مثال ، حذف هوموسیستئین ترمتیلاز (MetE) در مسیر متیونین باعث تنظیم جبرانی تمام آنزیم های دیگر در مسیر متیونین می شود. به عبارت دیگر، اشرشیاکلی سلول ها احساس کردند که ناک داون باعث ایجاد مانعی در بیوسنتز متیونین می شود و سپس یک واکنش بسیار دقیق و محلی را در اطراف مسیر متیونین نصب می کنند. 30 سویه باقیمانده CRISPRi مکانیسم های بافر مشابهی را نشان داد ، که به طرز شگفت انگیزی خاص بودند ، اما اینکه آیا تمام مسیرهای متابولیکی به چنین مکانیسم های بافر دقیق و محلی مجهز هستند ، باز می ماند. بنابراین ، Link Lab در حال حاضر روشهای جدید طیف سنجی جرمی را برای بررسی متابولیسم کامل کل کتابخانه CRISPRi معرفی می کند.

این روش جامع فرصت های جدیدی را برای توسعه میکروب های مفید صنعتی ایجاد می کند ، همانطور که دکتر هانز لینک اشاره کرد: “در آینده ، ما می خواهیم از این داده ها برای ساختن مدلهای متابولیکی پویا و قابل پیش بینی استفاده کنیم. ما در مطالعه حاضر از یک مدل دینامیکی بسیار کوچک استفاده کردیم. اما ساختن مدلهای بزرگتر همچنان یکی از چالشهای بزرگی است که به ما امکان طراحی می دهد اشرشیاکلی سلولهایی که در یک سیگنال خاص رشد را متوقف می کنند و سپس تمام منابع متابولیکی را در سنتز ماده شیمیایی مورد نظر متمرکز می کنند. این جداسازی کنترل شده رشد از تولید بیش از حد می تواند زمینه جدیدی را در مهندسی متابولیک ایجاد کرده و برنامه های جدیدی را در بیوتکنولوژی صنعتی باز کند. ”


مسیر متابولیکی تازه کشف شده از گازهای کربن منفرد به عنوان ماده اولیه استفاده می کند


اطلاعات بیشتر:
استفانو دوناتی و همکاران ، تجزیه و تحلیل چند منظوره CRISPRi-Knockdowns مکانیزمی را شناسایی می کند که بافر آنزیم ها را در متابولیسم E. coli کاهش می دهد ، سیستم های سلولی (2020) DOI: 10.1016 / j.cels.2020.10.011

تهیه شده توسط انجمن ماکس پلانک

نقل قول: صفحه های CRISPRi منابع پایداری متابولیک را در E.coli (2020 ، 24 نوامبر) نشان می دهد ، استخراج شده در 24 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-crispri-screens-reveal- منابع-متابولیک. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*