ziemia
Autor: Yasemin Saplakoglu | dodano: 2018-03-23
Bakteryjny dyktafon

























Technika CRISPR jest znana przede wszystkim jako potężne narzędzie do edytowania genów. Jednak przede wszystkim jest to broń, którą bakterie stosują przeciwko wirusom. Naukowcy, zainspirowani tym delikatnym, naturalnym systemem, stworzyli teraz dla niego nowe naukowe zastosowanie – maleńki „dyktafon”,
który zapisuje sygnały biologiczne w niciach DNA bakterii.

Badacze wierzą, że ten mikrobiologiczny dyktafon będzie kiedyś wykorzystywany do rejestrowania nieprawidłowości funkcji organizmu, takich jak trawienie, do pomiaru poziomu stężenia w oceanach albo do wykrywania zmian stężenia składników odżywczych w ziemi. Działa on w sposób bardzo zbliżony do naturalnego układu CRISPR u wielu bakterii i innych organizmów jednokomórkowych, różni się jedynie wykrywanymi sygnałami.

CRISPR to sekwencja DNA, która tworzy i przechowuje genetyczny zapis wirusów, z jakimi spotyka się bakteria, wysyłając jej komunikat, aby postarała się zabić je w przypadku próby ponownego zakażenia tej bakterii albo jej potomków. Naturalny system CRISPR zapamiętuje DNA wirusów, natomiast to nowe zastosowanie pozwala śledzić różnego rodzaju sygnały biochemiczne. Te bakteryjne dyktafony mogą, na przykład, wykrywać obecność cukru fukozy w ludzkich jelitach, wskazując na infekcję.

Kiedy bakteria wyczuje określony sygnał, tworzy wiele kopii tzw. DNA spustowego, które zostaje zarejestrowane na jednym z końców genetycznej „taśmy”. Dalej taśma rejestruje brak tego swoistego sygnału, zapisując „szum tła” w postaci innych fragmentów DNA, przepływających
wokół komórek. Te sygnały tła służą w nagraniach jako znaczniki czasu.
Naukowcy z Columbia University opisali wyniki swoich badań w artykule, opublikowanym w grudniu ubiegłego roku w czasopiśmie Science.

Badacze sugerują, że kilka milionów bakterii, wyposażonych w kopie tego narzędzia, można by umieścić w organizmie człowieka albo w środowisku, gdzie w pasywny sposób rejestrowałyby zapis do momentu, kiedy zostałyby pobrane z próbek kału lub gleby i można byłoby dokonać odczytu tego zapisu. W przeciwieństwie do większości wcześniejszych biologicznych systemów pamięci, ten jest w pełni kontrolowany
przez komórki bakterii.

„DNA zapisuje się w odpowiedzi na zmiany w środowisku, podczas gdy we wcześniejszych pracach musieliśmy niczym lalkarze pociągać za sznurki –
wskazując na możliwość zapisu DNA”
– mówi Drew Endy, specjalista biologii syntetycznej ze Stanford University,
który nie brał udziału w tym badaniu.

Chociaż ta technika była badana
jedynie w laboratorium, zespół wykazał, że pozwalała na ciągły zapis trzech różnych sygnałów w populacji komórek Escherichia coli przez trzy kolejne dni.

Zdolność zapisu malała z czasem, prawdopodobnie dlatego, że nie zwiększała w żaden sposób przeżywalności, mówi Endy. Zauważa ponadto, że wiarygodna rejestracja sygnału wymaga jego obecności przez sześć godzin. Może to być zbyt długo, aby dało się wykrywać krótkotrwałe sygnały. Harris Wang, specjalista biologii syntetycznej z Columbia University i starszy badacz w tym projekcie, ma nadzieję w dalszych pracach zwiększyć szybkość detekcji. 

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 04/2018 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
5/20180
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Kwiecień
27
W 1887 r. w Filadelfii chirurg George Thomas Morton przeprowadził pierwszą operację wycięcia wyrostka robaczkowego.
Warto przeczytać
Odkrycia Svante Pääbo zrewolucjonizowały antropologię i doprowadziły do naniesienia poprawek w naszym drzewie genealogicznym. Stały się fundamentem, na którym jeszcze przez długie lata budować będą inni badacze

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Yasemin Saplakoglu | dodano: 2018-03-23
Bakteryjny dyktafon

























Technika CRISPR jest znana przede wszystkim jako potężne narzędzie do edytowania genów. Jednak przede wszystkim jest to broń, którą bakterie stosują przeciwko wirusom. Naukowcy, zainspirowani tym delikatnym, naturalnym systemem, stworzyli teraz dla niego nowe naukowe zastosowanie – maleńki „dyktafon”,
który zapisuje sygnały biologiczne w niciach DNA bakterii.

Badacze wierzą, że ten mikrobiologiczny dyktafon będzie kiedyś wykorzystywany do rejestrowania nieprawidłowości funkcji organizmu, takich jak trawienie, do pomiaru poziomu stężenia w oceanach albo do wykrywania zmian stężenia składników odżywczych w ziemi. Działa on w sposób bardzo zbliżony do naturalnego układu CRISPR u wielu bakterii i innych organizmów jednokomórkowych, różni się jedynie wykrywanymi sygnałami.

CRISPR to sekwencja DNA, która tworzy i przechowuje genetyczny zapis wirusów, z jakimi spotyka się bakteria, wysyłając jej komunikat, aby postarała się zabić je w przypadku próby ponownego zakażenia tej bakterii albo jej potomków. Naturalny system CRISPR zapamiętuje DNA wirusów, natomiast to nowe zastosowanie pozwala śledzić różnego rodzaju sygnały biochemiczne. Te bakteryjne dyktafony mogą, na przykład, wykrywać obecność cukru fukozy w ludzkich jelitach, wskazując na infekcję.

Kiedy bakteria wyczuje określony sygnał, tworzy wiele kopii tzw. DNA spustowego, które zostaje zarejestrowane na jednym z końców genetycznej „taśmy”. Dalej taśma rejestruje brak tego swoistego sygnału, zapisując „szum tła” w postaci innych fragmentów DNA, przepływających
wokół komórek. Te sygnały tła służą w nagraniach jako znaczniki czasu.
Naukowcy z Columbia University opisali wyniki swoich badań w artykule, opublikowanym w grudniu ubiegłego roku w czasopiśmie Science.

Badacze sugerują, że kilka milionów bakterii, wyposażonych w kopie tego narzędzia, można by umieścić w organizmie człowieka albo w środowisku, gdzie w pasywny sposób rejestrowałyby zapis do momentu, kiedy zostałyby pobrane z próbek kału lub gleby i można byłoby dokonać odczytu tego zapisu. W przeciwieństwie do większości wcześniejszych biologicznych systemów pamięci, ten jest w pełni kontrolowany
przez komórki bakterii.

„DNA zapisuje się w odpowiedzi na zmiany w środowisku, podczas gdy we wcześniejszych pracach musieliśmy niczym lalkarze pociągać za sznurki –
wskazując na możliwość zapisu DNA”
– mówi Drew Endy, specjalista biologii syntetycznej ze Stanford University,
który nie brał udziału w tym badaniu.

Chociaż ta technika była badana
jedynie w laboratorium, zespół wykazał, że pozwalała na ciągły zapis trzech różnych sygnałów w populacji komórek Escherichia coli przez trzy kolejne dni.

Zdolność zapisu malała z czasem, prawdopodobnie dlatego, że nie zwiększała w żaden sposób przeżywalności, mówi Endy. Zauważa ponadto, że wiarygodna rejestracja sygnału wymaga jego obecności przez sześć godzin. Może to być zbyt długo, aby dało się wykrywać krótkotrwałe sygnały. Harris Wang, specjalista biologii syntetycznej z Columbia University i starszy badacz w tym projekcie, ma nadzieję w dalszych pracach zwiększyć szybkość detekcji.