Iš laboratorijų: Biotechnologija

Pelės su patobulintu spalvų matymu
Pelės, sukurtos turėti trečiąjį fotoreceptorių, gali atskirti daugiau spalvų nei paprastos pelės

Pelės yra apdovanotos, jei jos teisingai pasirenka spalvą, kuri skiriasi nuo kitų dviejų. Tik pelės, turinčios papildomą fotoreceptorių, gali atskirti tam tikras spalvas.

Šaltinis: Naujo spalvų matymo atsiradimas pelėse, sukurtose žmogaus kūgio fotopigmentui išreikšti
Geraldas H. Jacobsas ir kt.
Mokslas 315 (5819): 1723-1725

Ši istorija buvo mūsų 2007 m. gegužės mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Rezultatai: Mokslininkai iš Johnso Hopkinso universiteto ir Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje naudojo genų inžineriją, kad veistų peles, turinčias trijų rūšių fotoreceptorius, kaip tai daro žmonės, o ne du, kaip paprastai daro pelės. Po ilgų treniruočių pelės sugebėjo atskirti spalvas, kurių normalios pelės negalėjo.

Kodėl tai svarbu: Kadangi rezultatui pasiekti reikėjo tik genetiškai sukeltų fotoreceptorių pokyčių ir jokios pagrindinės nervinės grandinės koregavimo, išvados rodo, kad jutimo sistema yra labai plastiška ir gali išmokti naudoti visiškai naują informaciją. Tai galėtų paaiškinti, kaip primatai, vieninteliai gyvūnai, turintys trichromatinį spalvų regėjimą, išugdė savo spalvų jutimo gebėjimus. Primatai galėjo pasinaudoti papildoma vaizdine informacija, kurią suteikia naujas fotoreceptorius, neplėtodami specializuotų laidų smegenyse.

Metodai: Tyrėjai sukūrė peles, kurios ekspresuotų fotojutiklio baltymo geną, galintį aptikti raudoną šviesą, kurios pelės paprastai negali atskirti nuo žalios. Atliekant elgesio testus, pelėms buvo parodyti trys spalvotos šviesos apskritimai – du tos pačios spalvos ir vienas skirtingos spalvos, kurį gali atskirti žmonės, bet ne įprastos pelės. Po intensyvių treniruočių, kurių metu pelėms buvo atlyginama už skirtingų spalvų pasirinkimą, mokslininkai išsiaiškino, kad pelės su papildomu jutikliu gali atskirti spalvas, o įprastos jų kolegos – ne.

Tolesni žingsniai: Tyrėjai planuoja ištirti, kaip sukurtų pelių regėjimo sistema prisitaikė pasinaudoti nauja informacija.

Bakterijos, sukurtos šviesai nuimti
Genų rinkinys, randamas jūrų mikroorganizmuose, gali suteikti įprastoms bakterijoms galimybę generuoti energiją iš šviesos

Šaltinis: Proteorodopsino fotosistemos genų ekspresija įgalina fotofosforilinimą heterologiniame šeimininke
Edward F. DeLong ir kt.
Nacionalinės mokslų akademijos darbai 104 (13): 5590-5595

Rezultatai: Paprasta bakterija E. coli vienu genetiniu žingsniu gali būti paverstas šviesą skinančiu organizmu. MIT mokslininkai pakeitė E. coli genomą, kad būtų įtraukta DNR eilutė, randama jūrų mikroorganizmuose, galinti generuoti energiją iš šviesos. Susidariusios bakterijos susintetino visus komponentus, reikalingus šiam žygdarbiui dubliuoti, ir surinko juos ląstelės membranoje.

Kodėl tai svarbu: Genetiškai modifikuotas E. coli , kurie paprastai gautų energiją iš organinių junginių, tokių kaip cukrus, galėjo pereiti prie saulės šviesos dietos. Panašios modifikacijos gali paskatinti bakterijas, kurios efektyviau gamina biokurą, vaistus ir kitas chemines medžiagas, nes jos galėtų naudoti daugiau anglies maisto šaltinių kaip medžiaga bioproduktams, o ne deginti kaip energija.

Išvados taip pat atskleidžia mikrobų evoliuciją. Mokslininkai anksčiau buvo nustatę, kad šviesos surinkimo sistemos genai, kurie dažnai randami kartu sugrupuoti genome, dažnai keičiami tarp skirtingų vandenyno mikroorganizmų. Tai, kad vienas genetinis perkėlimas gali aprūpinti ląsteles visais genais, kurių reikia energijai iš šviesos surinkti, padeda paaiškinti, kaip šis pajėgumas gali išplisti taip plačiai. (Čia aprašytas šviesos pavertimo energija mechanizmas, kuris buvo atrastas vos prieš kelerius metus, skiriasi nuo chlorofilo fotosintezės.)

Metodai: Genai, įterpti į E. coli leido jiems susintetinti du baltymus: proteorodopsiną, kuris yra panašus į baltymą, esantį žmogaus tinklainėje, ir tinklainę, šviesai jautrią molekulę, kuri jungiasi su proteorodopsinu. Kai proteorodopsinas yra prijungtas prie tinklainės ir patenka į šviesą, jis pumpuoja teigiamai įkrautus protonus per ląstelės membraną. Tai sukuria elektrinį gradientą, kuris veikia kaip energijos šaltinis.

Tolesni žingsniai: Mokslininkai dabar ieško būdų, kaip padidinti modifikuotų bakterijų gebėjimą rinkti ir naudoti energiją iš šviesos.

paslėpti