Биологи заставили лизированные бактерии синтезировать функциональные ДНК-структуры
Ученые использовали профаги в клетках Shewanella oneidensis и Bacillus subtilis для сборки каталитических ДНК-архитектур в пробирке.
Исследователи из Орхусского университета продемонстрировали способ управления синтезом внеклеточной ДНК (вкДНК) после гибели бактериальных клеток с помощью встроенных в их геном умеренных бактериофагов. Результаты работы, опубликованные в журнале Angewandte Chemie, описывают применение остаточных клеточных ферментов для сборки функциональных наноматериалов методом катящегося кольца doi.org
Angewandte Chemiedoi.orgОткрыть источник ↗.
Механизм синтеза после лизиса
В условиях дефицита питательных веществ исследователи индуцировали активацию профагов в культурах Shewanella oneidensis и Bacillus subtilis. Размножение фагов привело к лизису бактерий с высвобождением ферментов и нуклеотидов в матрикс биопленки. Наблюдение с помощью флуоресцентных репортерных штаммов показало, что полимеризация ДНК происходила преимущественно после разрушения клеточных мембран и совпадала по времени с репликацией фагов doi.org
Angewandte Chemiedoi.orgОткрыть источник ↗. В контрольных линиях без профагов синтез специфической вкДНК не фиксировался.
Для управления процессом в среду вносили искусственную кольцевую матрицу с мотивами G-квадруплексов (GQ). Высвобожденные полимеразы непрерывно копировали матрицу, формируя протяженные мультимерные конкатемеры. В культуре S. oneidensis эти молекулы самособирались в сферические суперструктуры диаметром до 10 мкм, а в случае B. subtilis образовывали нитевидные тяжи длиной более 50 мкм doi.org
Angewandte Chemiedoi.orgОткрыть источник ↗.
Каталитические и проводящие свойства
Полученные суперструктуры придали матриксу новые физико-химические свойства. В совместной биопленке обоих видов конкатемеры связывались с гемином, образуя ДНКзимы с выраженной пероксидазной активностью doi.org
Angewandte Chemiedoi.orgОткрыть источник ↗. Кроме того, сферические структуры изменили электрохимические характеристики S. oneidensis, что подтверждает возможность применения такой бактериофаговой платформы для создания функциональных биоматериалов в синтетической биологии.
