Wzory inżynieryjne u bakterii
Badanie komórkowych sieci regulatorowych genów (ang. gene regulatory networks, GRN) jest złożonym zagadnieniem. GRN są naturalnie występującymi modułami przetwarzającymi informacje, które kontrolują procesy rozwojowe. Aby wyjaśnić tworzenie wzorców u wyższych eukariotów, trzeba wiedzieć, jak informacja genetyczna przekłada się na różnicowanie komórek i uzyskiwanie specyficznej budowy przestrzennej. Wiadomo, że konkretne ubarwienie zależy od stężeń morfogenu, który jest molekułą sygnalizacyjną. Na przykład, wysokie, średnie i niskie stężenia morfogenu aktywują odpowiednio niebieski, biały lub czerwony prążek genetyczny. Badacze projektu "Synthetic gene regulatory networks for single-stripe gene expression" (SYNTHSTRIPE) zsyntetyzowali GRN, aby wytworzyć prążki oraz wyjaśnić właściwości i funkcje GRN. W przeszłości badacze wykrywali sieci genetyczne o zachowaniach odpowiadającym wstępnym założeniom badając poszczególne przypadki. Aby opracować trzywęzłowy GRN, członkowie projektu połączyli modelowanie z danymi eksperymentalnymi profili stężeń matrycowego RNA dla każdego genu, aby wyjaśnić ich funkcje. Zaprojektowano wykraczające poza obecny stan wiedzy syntetyczne sieci genów odpowiedzialnych za tworzenie prążków. W szczególności, stworzyli elastyczny prototyp rusztowania sieci ze zdolnością do budowy różnych topologii sieciowych. W tym przypadku skonstruowano cztery niekoherentne sieci ze sprzężeniem do przodu do tworzenia prążków. Naukowcy użyli polimeraz RNA z fagów T7 oraz SP6 jako aktywatorów i wybrali czynniki transkrypcyjne bakterii jako represory. Oprócz kontrolowania formowania prążków w tym syntetycznym GRN, badacze również skutecznie stworzyli antyprążek. Wyniki projektu pokazały, że tworzenie zunifikowanej przestrzeni projektowania sieci po porównawczej analizie map genotypowo-fenotypowych jest elastyczniejsze i skuteczniejsze niż bazujący na przypadku GRN. Niniejsze podejście biologii syntetycznej może rzucić światło na bieżące niewyjaśnione tajemnice genomu. Uzyskana wiedza będzie mieć szeroki zakres zastosowań od biotechnologii poprzez ochronę środowiska aż po biomedycynę.
Słowa kluczowe
Biologia syntetyczna, tworzenie prążków, sieci regulatorowe genów, morfogen, ekspresja genetyczna