由一個(gè)科學(xué)家研究小組開展的一項(xiàng)開創(chuàng)性研究將有助于促使當(dāng)前用途zui廣的一種細(xì)菌更多地使社會(huì)和環(huán)境受益。
天然存在于土壤中的枯草桿菌如今作為實(shí)驗(yàn)室模式生物得到廣泛應(yīng)用。此外,它還被當(dāng)做“細(xì)胞工廠”來生成食品工業(yè)所需的維生素類,在生物工程方面用于生成洗衣粉中的酶制劑。
來自歐洲八國(guó)和澳大利亞的科研人員組成的研究協(xié)會(huì)開展了一項(xiàng)BaSysBio研究計(jì)劃,以的廣度,的水平上讓科學(xué)家們了解了這種生物體適應(yīng)不同環(huán)境的途徑。
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數(shù)十億年的進(jìn)化形成了枯草桿菌的性能,研究提供了關(guān)于在原始環(huán)境下幫助其維持新城代謝的調(diào)控過程的新理解。
兩篇研究論文發(fā)表在一期(3月2日)的Science雜志上,這些研究發(fā)現(xiàn)將使得科學(xué)家們能夠操控枯草桿菌成為更有效的代謝產(chǎn)物制造者,從工業(yè)、制藥、化學(xué)制造業(yè)到農(nóng)業(yè)、食品行業(yè),擁有廣泛的工業(yè)用途。該研究工作同樣對(duì)于醫(yī)學(xué)具有重要的意義,它將幫助科學(xué)家們倆接細(xì)菌在感染過程中如何應(yīng)對(duì)不斷變化的情況。
枯草桿菌能夠在各種不斷變化的環(huán)境中生存和生長(zhǎng)。該研究匯集了來自分子生物學(xué)、生物信息學(xué)和數(shù)學(xué)各個(gè)不同領(lǐng)域的專家,研究了作為互作分子元件組成系統(tǒng)的細(xì)胞和用于適應(yīng)各種不同環(huán)境的策略。
研究人員采集和分析了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集,與數(shù)學(xué)模型結(jié)合用于捕捉細(xì)胞系統(tǒng)的復(fù)雜性。他們分析了模擬生物體的自然和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境等超過100種不同環(huán)境下的表達(dá)基因。一直以來已知的枯草桿菌基因組攜帶大約4,200個(gè)基因,新研究在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了512種新的潛在基因。
該計(jì)劃的共同協(xié)調(diào)人、法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)研究院的PhilippeNoirot博士說:“除了它們的科學(xué)創(chuàng)新性,這兩項(xiàng)研究還代表了細(xì)菌系統(tǒng)生物學(xué)的一個(gè)潛在藍(lán)圖。我們的研究工作將有可能使枯草桿菌稱為更有效的酶制造者。在我們的研究中采用的方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明現(xiàn)在設(shè)計(jì)出特殊的實(shí)驗(yàn)揭示出從前難于解析的細(xì)胞過程,是*有可能的。”
紐約大學(xué)機(jī)構(gòu)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室TonyWilkinson教授說:“這些工作得出了很多驚喜。在一個(gè)實(shí)例中,我們?cè)菊J(rèn)為一些簡(jiǎn)單的調(diào)整就足以獲得適應(yīng)。然而我們卻在這一生物中觀察到了近一半基因參與的一系列變化。”
蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)教授UweSauer說:“這項(xiàng)工作代表了一個(gè)理論上的進(jìn)步,關(guān)于如何評(píng)估和了解細(xì)胞適應(yīng)新環(huán)境的機(jī)制。這對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)以及生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)研究方面的應(yīng)用都是非常必要的。”
荷蘭赫羅納大學(xué)醫(yī)院JanMaartenvanDijl教授補(bǔ)充說:“這些研究幫助我們了解了在感染過程中,例如正常存在于鼻咽喉中的共生菌例如*適應(yīng)并侵襲機(jī)體引起疾病,細(xì)菌是如何適應(yīng)不斷改變的環(huán)境的。這為我們研發(fā)出抗擊這些入侵細(xì)菌的藥劑提供了研究基礎(chǔ)。”