Американские химики и биологи испытали в действии «нанофабрику» -- действующий механизм, заставляющий бактерии вырабатывать нужные вещества независимо от их предпочтений.

Тяжелая судьба леммингов всем известна. Когда в определенные годы их становится слишком много, то корма не хватает. Некоторые грызуны отправляются на его поиски, в ходе которых часть популяции погибает. Даже люди подвержены влиянию массовых механизмов: после неурожая картофеля в год без лета тысячи ирландцев покинули родину и уехали в США. Но самое интересное, что подобные механизмы есть даже у бактерий.

Народные массы

Микроб-микробное взаимодействие (quorum sensing) осуществляется за счет выработки особых веществ, индуцирующих процессы. Как только концентрация информационных молекул велика, запускается какой-то другой процесс. Впервые такие взаимодействия были обнаружены у бактерии Vibrio fischeri, которая, входя в состав планктона, сама люминесцентных веществ не выделяет. Зато когда она во множестве скапливается в органах глубоководных моллюсков, начинает активно синтезировать светящиеся вещества. Интересны такие процессы прежде всего тем, что нередко в их ходе синтезируются белки, помогающие организму бороться с заболеваниями.

Не ждать милостей от природы

Но зачастую происходит это слишком поздно. И вот ученые, следуя заветам Мичурина, придумывают способы «раскрутить» микроорганизмы на ценные продукты. Ученые из Университета Мэриленда (University of Maryland) под руководством Уильяма Бентли (William E. Bentley) предложили новый механизм, который позволяет ускорить этот процесс, -- «нанофабрику». Они взяли простую бактерию, кишечную палочку E. Coli, выделили из нее фермент, который осуществляет синтез сигнальной молекулы AI-2, и создали на его основе целый химический комплекс, включающий в себя «детектор» -- вещество, которое наиболее эффективно соединяется с предшественником сигнальной молекулы, фермент, который способен осуществлять двухстадийное химическое превращение, и даже вещества, которые разрушают фермент после выполнения процесса.

Пока нельзя говорить, что комплекс совершает оптимальные химические превращения, но уже можно сделать ряд положительных выводов. Во-первых, добавление комплекса увеличивает концентрацию AI-2 в колонии. Во-вторых, он может селективно вызывать выработку сигнального белка у E. Coli в присутствии других микроорганизмов.

Есть и обратный, полезный эффект. Так, например, специфическая «фабрика» по отношению к микроорганизму S. Typhimurium, способному вырабатывать противосальмонеллезные белки IgG и HGLPT в смеси с E.Coli, повышает их выработку, не активируя при этом кишечную палочку. Так что у систем, предложенных в 2007 году, большое будущее.

Результаты работы опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.