显影技术中的百变星“菌”

研究人员用开发的新型光遗传学工具处理菌苔，显影了电影“银翼杀手”的海报。

正如酵母是面包店的得力单细胞助手，大肠杆菌也是生物技术实验室的必备工具细菌。phys.org网站当地时间4月27日报道，由德国弗莱堡大学教授Barbara Di Ventura和瑞士苏黎世联邦理工学院教授Mustafa Hani Khammash领导的团队开发出了一种新的光遗传学工具，并借此简化了生物技术的标准方法。他们用简单的光照替代糖喂养、培育细菌。相关研究成果刊登在《自然•化学生物学》杂志中。

论文作者Edoardo Romano说：“我们称新系统为BLADE（大肠杆菌中的蓝光诱导AraC二聚体）。”此前的研究表明，PBAD启动子对细菌的部分阿拉伯糖代谢基因网络有调节作用。因此，研究人员用PBAD启动子控制了大肠杆菌中所需基因的表达。这使得他们能够选择性地产生蛋白质并研究细菌中的信号过程。Di Ventura教授补充：“这种新开发的光引导结构能够取代广泛分布的阿拉伯糖基因表达系统，促进微生物学家对光遗传学工具的应用。”

光遗传学技术利用光响应蛋白质来调节细胞功能。BLADE系统在合成生物学、微生物学和生物技术等领域有较大应用潜力。Di Ventura教授说：“我们展示了新工具的针对性应用方式，它具有快速、可逆等特点。”为了证实BLADE系统对光的精确反应，Di Ventura等人制作了“细菌显影图”——用细菌冲洗出了电影“银翼杀手”的海报。BLADE系统由光敏蛋白质和转录因子组成。光敏蛋白质与位于基因启动子区域的特定DNA序列相结合，控制着相应基因能否被细胞机制读取。研究人员用BLADE控制了大肠杆菌荧光蛋白编码基因的表达，以创建细菌图像。

Di Ventura教授等人用光束照向培养皿中的菌苔，菌苔被照亮的区域发射出了荧光。而在另一项实验中，研究人员使用BLADE调节了控制大肠杆菌细胞形状的基因，并发现这种调控是可逆的——在关闭照明系统4小时之后，大肠杆菌的细胞恢复了原始形状。研究人员表示，除大肠杆菌的基因之外，BLADE系统还可用于许多其他基因的研究。

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编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《自然•化学生物学》

期刊编号：1552-4450

原文链接：

https://phys.org/news/2021-04-tool-synthetic-biology-bacteria-photos.html

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