Gli scienziati, infatti, hanno sviluppato un metodo che permette di controllare con precisione l’ espressione genicain singole cellule di lievito. In pratica, gli studiosi hanno creato un legame tra un computer e un comune lievito, facendo in modo che il primo controlli con precisione straordinaria l’ accensione e lo spegnimento di specifici geni.
A lavorare al raggiungimento di questo ambizioso obiettivo è stato John Lygeros, scienziato dell’ Automatic Control Laboratory dello Swiss Federal Institute of Technology (Eth) di Zurigo, insieme a Mustafa Khammash del dipartimento Biosystems Science and Engineering dell’Eth e a Hana El-Samada dell’ Università della California di San Francisco.
Il mezzo attraverso il quale i ricercatori sono riusciti a creare un legame tra il computer e il lievito è la luce. Lampi di due diverse tonalità di rosso hanno permesso di avviare e fermare questa espressione genica. Non solo. Gli scienziati sono riusciti addirittura a raggiungere e mantenere il controllo su valori impostati.
Si tratta di una piccola rivoluzione nell’ ingegneria genetica che potrebbe avere importanti ripercussioni in futuro per controllare processi biologici, come per esempio la produzione di biocarburanti da microbi. Questo approccio, infatti, rappresenta uno strumento relativamente semplice per assumere il controllo di processi biochimici di straordinaria complessità con lo scopo di arrivare a un determinato risultato. “ La cosa interessante è che ci sono molte persone che hanno cercato di fare una cosa come questa”, ha detto Lygeros: “E tutte hanno ottenuto un successo limitato, finora”.
Nel nuovo studio gli scienziati hanno iniziato a lavorare con il lievito Saccharomyces cerevisiae, conosciuto fin dai tempi antichi per la produzione della birra e in generale per il suo utilizzo in cucina. Un studio pubblicato sulla stessa rivista nel 2002 ha scoperto che quando Saccharomyces cerevisiae è esposto alla luce, una molecola chiamata fitocromo può cambiare forma al suo interno; la luce rossa la converte in forma attiva e una luce rossa più profonda la fa ritornare come prima. In pratica, l’attività del fitocromo può avviare e fermare il meccanismo genetico che innesca la produzione di una data proteina. Trucco, questo, che è stato sfruttato dai ricercatori.
Per garantire che questa espressione genica venisse regolata correttamente, gli scienziati hanno introdotto una nuova molecola nel lievito, che ha agito da reporter. In questo modo, quando con i lampi di luce rossa viene attivato il gene corretto e la sua proteina viene quindi prodotta, questa molecola si illumina.
Questo sarebbe il segnale che arriva al computer e che conferma l’ accensione del gene da parte del fitocromo.
Tuttavia il processo in questione non segue il semplice meccanismo di un interruttore on e off. “Sperimentalmente, sappiamo che è difficile da fare”, ha precisato Lygeros: “La fluorescenza non è l’unica cosa , ci sono di mezzo una dozzina di reazioni chimiche coinvolte in questo processo”.
I ricercatori hanno quindi sviluppato un modello al computer per monitorare quanto tempo ogni lampo di luce impiega per mantenere con una certa precisione una data quantità di espressione genica, permettendo di controllare la luce in un ciclo di feedback.
Il mezzo attraverso il quale i ricercatori sono riusciti a creare un legame tra il computer e il lievito è la luce. Lampi di due diverse tonalità di rosso hanno permesso di avviare e fermare questa espressione genica. Non solo. Gli scienziati sono riusciti addirittura a raggiungere e mantenere il controllo su valori impostati.
Si tratta di una piccola rivoluzione nell’ ingegneria genetica che potrebbe avere importanti ripercussioni in futuro per controllare processi biologici, come per esempio la produzione di biocarburanti da microbi. Questo approccio, infatti, rappresenta uno strumento relativamente semplice per assumere il controllo di processi biochimici di straordinaria complessità con lo scopo di arrivare a un determinato risultato. “ La cosa interessante è che ci sono molte persone che hanno cercato di fare una cosa come questa”, ha detto Lygeros: “E tutte hanno ottenuto un successo limitato, finora”.
Nel nuovo studio gli scienziati hanno iniziato a lavorare con il lievito Saccharomyces cerevisiae, conosciuto fin dai tempi antichi per la produzione della birra e in generale per il suo utilizzo in cucina. Un studio pubblicato sulla stessa rivista nel 2002 ha scoperto che quando Saccharomyces cerevisiae è esposto alla luce, una molecola chiamata fitocromo può cambiare forma al suo interno; la luce rossa la converte in forma attiva e una luce rossa più profonda la fa ritornare come prima. In pratica, l’attività del fitocromo può avviare e fermare il meccanismo genetico che innesca la produzione di una data proteina. Trucco, questo, che è stato sfruttato dai ricercatori.
Per garantire che questa espressione genica venisse regolata correttamente, gli scienziati hanno introdotto una nuova molecola nel lievito, che ha agito da reporter. In questo modo, quando con i lampi di luce rossa viene attivato il gene corretto e la sua proteina viene quindi prodotta, questa molecola si illumina.
Questo sarebbe il segnale che arriva al computer e che conferma l’ accensione del gene da parte del fitocromo.
Tuttavia il processo in questione non segue il semplice meccanismo di un interruttore on e off. “Sperimentalmente, sappiamo che è difficile da fare”, ha precisato Lygeros: “La fluorescenza non è l’unica cosa , ci sono di mezzo una dozzina di reazioni chimiche coinvolte in questo processo”.
I ricercatori hanno quindi sviluppato un modello al computer per monitorare quanto tempo ogni lampo di luce impiega per mantenere con una certa precisione una data quantità di espressione genica, permettendo di controllare la luce in un ciclo di feedback.
Recentemente, i ricercatori dell’ Università della California di San Francisco hanno dimostrato che un approccio sostanzialmente simile potrebbe guidare una quantità prescritta di una proteina verso la parete cellulare. Questi risultati dovrebbero aiutarci a capire meglio i segnali cellulari, ovvero i messaggi chimici che le cellule condividono in quanto cooperano in uno stesso organismo.
“E’ abbastanza difficile - ha detto Lygeros - da ingegnere di circuiti sintetici far fare qualcosa alle cellule e la speranza è che aumentando questi segnali esterni sia possibile farle comportare meglio. Questo potrebbe per esempio avere implicazioni nella produzione di biocarburanti, o di antibiotici, laddove cioè si utilizzano organismi geneticamente modificati per aumentare le reazioni”.
“E’ abbastanza difficile - ha detto Lygeros - da ingegnere di circuiti sintetici far fare qualcosa alle cellule e la speranza è che aumentando questi segnali esterni sia possibile farle comportare meglio. Questo potrebbe per esempio avere implicazioni nella produzione di biocarburanti, o di antibiotici, laddove cioè si utilizzano organismi geneticamente modificati per aumentare le reazioni”.
Tratto da: Link
Nessun commento:
Posta un commento