Wetenschap
Wetenschappers controleren de dagelijkse biologische klok van algen, waardoor de biogeneeskunde vooruitgaat
Carl H. Johnson, Cornelius Vanderbilt hoogleraar biologische wetenschappen, is er samen met een team van Vanderbilt-wetenschappers in geslaagd de dagelijkse biologische klok van cyanobacteriën aan te passen, waardoor de blauwgroene algen een productievere producent zijn geworden van hernieuwbare brandstoffen, chemicaliën en farmaceutische producten zoals insuline.
Hun paper, "Clocking Out and Letting Go to Unleash Green Biotech Applications in a Photosynthetic Host" is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences .
Cyanobacteriën, de ultieme machines op zonne-energie, zijn net kleine werkplaatsen waar alles wordt geproduceerd, van medicijnen tot brandstoffen. Jarenlang hebben wetenschappers gewerkt om van cyanobacteriën een vruchtbaardere en veelzijdigere microbiële celfabriek te maken. Het onderzoek is echter nog niet zo snel gevorderd als naar andere microben zoals E. coli en gist.
Omdat de genexpressie van micro-organismen strak wordt gecontroleerd door hun interne klokken, hebben cyanobacteriën een ingebouwde snooze-knop. Het Johnson Lab heeft de genexpressie geherprogrammeerd door circadiane repressorelementen vrij te geven in hun regulerende routes, wat resulteerde in een dramatische verbetering in de productie van actieve enzymen en polypeptiden die belangrijk zijn in de biogeneeskunde.
"In plaats van ons simpelweg te concentreren op de traditionele manieren om een sterkere genexpressie van het gewenste product te bewerkstelligen, redeneerden we dat de dagelijkse biologische klok die de genexpressie moduleert, gemanipuleerd zou kunnen worden, zodat er 24/7 meer dingen gemaakt konden worden", aldus Johnson. P>
"Door de interne biologische klok in cyanobacteriën en de onderdrukking van genexpressie te inactiveren, zouden we nu een grote opregulatie van groene bioproducten kunnen bewerkstelligen, waaronder het medicijn insuline."
Dit werk dat zich richt op cyanobacteriën is vooral belangrijk omdat het gemakkelijk en kosteneffectief is om te groeien, waarbij zonlicht als energiebron wordt gebruikt en het goed gedijt in voedselarme omgevingen. De bevindingen zouden ervoor kunnen zorgen dat de groene biotechnologie in een versneld tempo vooruitgang kan boeken.
Het doel van groene biotechnologie is het ontwikkelen van genetisch gewijzigde fotosynthetische organismen die kunnen dienen als ‘bioreactoren’ die hernieuwbare brandstoffen, farmaceutische producten en chemische precursoren produceren met minimale gevolgen voor het milieu.