Биологи из Массачусетского технологические института научились программировать клетки кишечной палочки (Escherichia coli) так, чтобы они запоминали определенные события, тем самым превратив их в аналог записывающих дисков. Для этого генетики встроили в геном фрагменты ДНК, реагирующие на специфические условия. Статья исследователей опубликована в журнале Science.
По словам авторов работы, полученные клетки могут запоминать ряд из трех конкретных событий, произошедших в определенном порядке. Это достигается за счет активности ферментов рекомбиназ, которые при определенных условиях удаляют или переворачивают конкретный участок ДНК. Две последовательности-мишени, известные как сайты узнавания, приводят фермент в действие. Фрагмент ДНК, который располагается между сайтами, может содержать в себе мишени для других ферментов. Удаление этого участка влияет на то, как будут работать остальные рекомбиназы. Секвенирование (расшифровка последовательности) позволяет определить, какие события происходили с клеткой.
Ученые запрограммировали бактерии кишечной палочки, чтобы они реагировали на ряд веществ, включая аналог антибиотика тетрациклина, сахар арабинозу и фенольное соединение DAPG. Простейшая записывающая события схема способна воспринимать два сигнала (А и Б) и может принимать пять возможных состояний: сигналы отсутствуют, только сигнал А, только сигнал Б, А следует за Б или Б следует за А. Система из трех сигналов принимает, таким образом, 16 возможных состояний.
После создания логической схемы исследователи встроили в нее три гена, кодирующие флуоресцентные белки различных цветов. В результате, если клетка получает последовательно сигналы А и Б, то она начинает светиться красным и зеленым светом, а если Б идет перед А, то красным и синим.
Ученые планируют использовать этот подход для изучения клеточных процессов, протекающих во время созревания стволовых клеток или развития раковых опухолей.