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Nature子刊:美学者大肠杆菌绘制作画

摘要 : 2016年5月22日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Chemical Biology》杂志在线发表了美国剑桥市麻省理工学院Christopher Voigt研究员的一篇研究论文,研究对RGB敏感的转基因大肠杆菌构成了一个玩具系统,而该系统可以作为一个更为复杂的生物学程序设计的垫脚石。

2016年5月22日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Chemical Biology》杂志在线发表了美国剑桥市麻省理工学院Christopher Voigt研究员的一篇研究论文,研究对RGB敏感的转基因大肠杆菌构成了一个玩具系统,而该系统可以作为一个更为复杂的生物学程序设计的垫脚石。Voigt将这些实验得到的照片挂在了自己办公室的墙上。

为了展示合成生物学的力量,研究人员将一种原始的彩色视觉设计到细菌当中,并让这些微生物画出了它们“看到”的景象。转基因大肠杆菌能够感知到红色、绿色和蓝色(RGB)的光线,并且它们通过产生与各种颜色相应的色素加以响应。将光线投射到装有这些细菌的培养皿上会使它们生成有颜色的“照片”,尽管这些照片的曝光时间长达18个小时。

早在2005年,由Voigt率领的一个研究团队便通过设计使大肠杆菌能够对光线做出响应并产生一种黑色素,从而生成黑白图像。这项研究需要将4个基因插入大肠杆菌,其中包括一个编码采自一种蓝藻细菌的光敏蛋白的基因,以及一个编码一种使特定化学物质变黑的蛋白的基因。

RGB系统使用了18个基因,其中包括编码光敏蛋白的3个基因。马萨诸塞州波士顿市哈佛医学院系统生物学家Pamela Silver表示:“在复杂性方面,它超越了原有的黑白体系。”

Voigt指出,更广泛的目标是要找到在细菌中利用不同颜色的闪光开启和关闭许多基因的方法。例如,研究人员可以通过使用光来阻止和启动反应,从而使细菌产生符合要求的复杂分子。

Voigt表示,在大尺度上用光刺激微生物而不是将其暴露于特定的化学物质中可能会更加容易和廉价。他已经为自己的光敏系统起了一个吸引人的名字——迪斯科细菌。

大肠杆菌在相当长的一段时间内,一直被当作正常肠道菌群的组成部分,认为是非致病菌。直到20世纪中叶,才认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性,尤其对婴儿和幼畜(禽),常引起严重腹泻和败血症,它是一种普通的原核生物,根据不同的生物学特性将致病性大肠杆菌分为六类。

原文链接:

Engineering RGB color vision into Escherichia coli

原文摘要:

Optogenetic tools use colored light to rapidly control gene expression in space and time. We designed a genetically encoded system that gives Escherichia coli the ability to distinguish between red, green, and blue (RGB) light and respond by changing gene expression. We use this system to produce 'color photographs' on bacterial culture plates by controlling pigment production and to redirect metabolic flux by expressing CRISPRi guide RNAs.

来源: Nature Chemical Biology 浏览次数:0

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