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I bioingegneri imparano i segreti per accendere e spegnere con precisione i geni

Come gli strati di una bambola russa, l’utilizzo di una regolazione multilivello in una cellula ingegnerizzata garantisce che l’espressione genica si attivi solo quando necessario

In un recente studio condotto dall’Università di Bristol, gli scienziati hanno dimostrato come sfruttare simultaneamente più forme di regolazione nelle cellule viventi per controllare rigorosamente l’espressione genica e aprire nuove strade per il miglioramento delle biotecnologie.

I microbi ingegnerizzati vengono sempre più utilizzati per consentire la produzione sostenibile e pulita di sostanze chimiche, medicinali e molto altro ancora. Per rendere ciò possibile, i bioingegneri devono controllare quando specifici set di geni vengono attivati ??e disattivati ??per consentire un’attenta regolazione dei processi biochimici coinvolti.

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I loro risultati sono riportati oggi sulla rivista Nature Communications .

Veronica Greco, autrice principale e dottoranda finanziata dalla Royal Society presso la School of Biological Sciences di Bristol, ha dichiarato: “Anche se attivare o disattivare un gene sembra semplice, convincere una cellula vivente a farlo a comando è una vera sfida. Ogni cellula è leggermente diversa e i processi coinvolti non sono affidabili al 100% “.

Per risolvere questo problema, il team si è ispirato alla natura in cui gli eventi chiave sono spesso controllati da più processi contemporaneamente.

Veronica Greco ha aggiunto: “Se guardi una  Venere acchiappamosche, scopri che una trappola si chiude solo quando più peli vengono innescati insieme. Questo aiuta a ridurre la possibilità che una trappola si chiuda accidentalmente. Volevamo fare qualcosa di simile quando si controlla l’espressione di un gene all’interno di una cellula, aggiungendo più livelli di regolazione per garantire che si attivi solo quando lo vogliamo “.

La professoressa Claire Grierson, coautrice e direttrice della School of Biological Sciences di Bristol, ha aggiunto: “La cosa meravigliosa di questo progetto è stato il modo in cui ha funzionato per sfruttare due dei processi fondamentali presenti in ogni cellula e alla base di tutta la vita – trascrizione e la traduzione. “

Il team ha dimostrato che, utilizzando questo tipo di regolazione multilivello, è possibile creare alcuni degli interruttori ad alte prestazioni per l’espressione genica costruiti fino ad oggi.

Inoltre, lavorando in collaborazione con il dottor Amir Pandi e il prof Tobias Erb del Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology di Bristol, il team è stato in grado di fare un ulteriore passo avanti. Hanno dimostrato che anche se usati al di fuori delle cellule viventi, questi sistemi multilivello offrivano un controllo sull’espressione genica tra i più severi mai visti.

Il dott. Thomas Gorochowski, autore senior e ricercatore della Royal Society University di Bristol, ha dichiarato: “Quando progettiamo i microbi, spesso cerchiamo di semplificare il più possibile i nostri sistemi, pensando che avremo un controllo migliore su ciò che sta accadendo. Ma cosa abbiamo dimostrato che abbracciare parte della complessità intrinseca della biologia potrebbe essere la chiave per sbloccare completamente il suo potenziale per le biotecnologie ad alta precisione di domani “.

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