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Un reloj molecular rápido y programable
Un reloj molecular que marca el tiempo con un destello de proteína fluorescente podría proporcionar la base para nuevos biosensores. El reloj, o el oscilador de genes sintéticos, es una hazaña de la biología sintética, un campo incipiente en el que los investigadores diseñan nuevas partes biológicas en organismos.
Los bioingenieros de UC San Diego han creado el primer reloj genético estable, rápido y programable que mantiene el tiempo de manera confiable mediante el parpadeo de proteínas fluorescentes en su interior. E. coli células. La frecuencia de parpadeo del reloj cambia cuando cambian la temperatura, la fuente de energía u otras condiciones ambientales. Aquí se muestra un sistema de microfluidos capaz de controlar las condiciones ambientales del E. coli células con gran precisión, una de las claves de este avance.
Crédito: Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego
Para crear el reloj, los científicos diseñaron genéticamente un oscilador molecular compuesto por múltiples promotores de genes, que activan los genes en presencia de ciertas sustancias químicas, y los genes mismos, uno de los cuales codifica una proteína fluorescente. Cuando se expresa en E. coli bacterias, el sistema de retroalimentación enciende y apaga el gen fluorescente a intervalos regulares.
Las oscilaciones del reloj pueden ajustarse a la temperatura a la que E. coli se cultivan, los nutrientes con los que se alimentan y los desencadenantes químicos específicos. Según un artículo publicado hoy en Naturaleza , las oscilaciones más rápidas que los científicos han registrado hasta ahora son de unos 13 minutos.
La frecuencia de encendido y apagado podría potencialmente usarse para determinar el nivel de algún químico tóxico en el medio ambiente, dice Jeff Hasty, un bioingeniero de UC San Diego, quien dirigió el proyecto. Se pueden hacer modificaciones simples para que responda a otras sustancias químicas o azúcares.
Según un comunicado de prensa de UC San Diego,
El siguiente paso es sincronizar los relojes dentro de un gran número de E. coli células de modo que todas las células de un tubo de ensayo parpadeen al unísono. Esto comenzaría a parecerse mucho a la creación de un sensor ambiental fascinante, dijo Jeff Hasty, profesor de bioingeniería de UC San Diego y autor principal de la Naturaleza papel. Los investigadores de su laboratorio también han desarrollado sofisticados sistemas de microfluidos capaces de controlar las condiciones ambientales de su E. coli células con gran precisión. Esto permite a los bioingenieros rastrear exactamente qué condiciones ambientales afectan la frecuencia de parpadeo de sus relojes.