17.10.2011

Генетики запрограммировали бактерии на рост кольцами

Группа биологов из Китая, США и Германии научила бактерии своеобразному фокусу. Стартуя из центра чашки Петри, колония разрасталась, формируя идеальные кольца – волны плотности. Такой узор, конечно, авторы эксперимента создали не для забавы.

Одним из важнейших вопросов в биологии развития является механизм, за счёт которого делящиеся клетки формируют правильные (в частности периодические) структуры, череду позвонков или строго определённое количество пальцев, к примеру. Механизм контроля тут ещё не понятен до конца, и вот теперь учёные попробовали смоделировать его в необычном опыте.

Биологи использовали методы генной инженерии и сконструировали, а затем и собрали генетические модули, которые связали плотность расположения клеток на подложке из агара с их подвижностью.

Один из таких генетических блоков синтезирует химический сигнал ацил-гомосерин лактон (AHL), сообщает Technology Review. По мере того как плотность населения в колонии растёт, это вещество накапливается, заставляя клетки прекратить плавание и осесть на месте.

Нескольким клеткам по краям колонии удаётся уйти чуть дальше других, а поскольку AHL не распространяется далеко, процесс начинается заново. Новая порция колонии принимается активно двигаться, пока следующая волна плотности клеток не наберёт критического количества AHL и не сформирует второе кольцо.

Так авторы показали, как клетки могут формировать правильные структуры без всякого внешнего управления.

Более того, учёные составили математическую модель процесса и на её основе рассчитали, какие модификации нужно сделать в генах, чтобы произвольно менять число колец в запрограммированном на уровне генов шаблоне.

Эту часть теории авторы работы также проверили на практике, заставив бактерии формировать нужные им узоры.

(Подробности опытов раскрывают пресс-релиз университета Гонконга и статья в Science.)

Леонид Попов

Источники:

1. MEMBRANA