E. coli ma kluczowe znaczenie dla postępów genetycznych

Powody, dla których ten mikroorganizm jest przydatny

Mikroorganizm Escherichia coli (E.coli) ma długą historię w branży biotechnologicznej i nadal jest mikroorganizmem wybieranym przez większośćklonowanie genóweksperymenty.

Chociaż E. coli jest znana w ogólnej populacji z zakaźnego charakteru jednego konkretnego szczepu (O157:H7), niewiele osób zdaje sobie sprawę z tego, jak wszechstronny i szeroko stosowany jest w badaniach jako wspólny nosiciel rekombinowanego DNA (nowe kombinacje genetyczne od różne gatunki lub źródła).

Oto najczęstsze powody, dla których E. coli jest narzędziem używanym przez genetyków.

01 z 06

Prostota genetyczna

Bakterie stanowią przydatne narzędzia do badań genetycznych ze względu na stosunkowo mały rozmiar genomu w porównaniu z eukariontami (ma jądro i organelle związane z błoną). Komórki E. coli mają tylko około 4400 genów, podczas gdy projekt genomu ludzkiego ustalił, że ludzie zawierają około 30 000 genów.

Ponadto bakterie (w tym E. coli) przez całe życie żyją w stanie haploidalnym (posiadając pojedynczy zestaw niesparowanych chromosomów). W rezultacie nie ma drugiego zestawu chromosomów, który maskowałby skutki mutacji podczas inżynieria białek eksperymenty.

02 z 06

Tempo wzrostu

Bakterie zazwyczaj rosną znacznie szybciej niż bardziej złożone organizmy. E. coli rośnie szybko w tempie jednego pokolenia na 20 minut w typowych warunkach wzrostu.

Pozwala to na przygotowanie przez noc hodowli w fazie logarytmicznej (faza logarytmiczna lub okres, w którym populacja rośnie wykładniczo) ze średnią do maksymalnej gęstości.

Genetyczne wyniki eksperymentów trwają zaledwie kilka godzin, a nie kilka dni, miesięcy czy lat. Szybszy wzrost oznacza również lepsze tempo produkcji, gdy kultury są używane w większej skali fermentacja procesy.

03 z 06

Bezpieczeństwo

E. coli naturalnie występuje w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt, gdzie pomaga dostarczać swojemu gospodarzowi składniki odżywcze (witaminy K i B12). Istnieje wiele różnych szczepów E. coli, które mogą wytwarzać toksyny lub powodować różne poziomy infekcji, jeśli zostaną połknięte lub dopuszczone do inwazji innych części ciała.

Pomimo złej reputacji jednego szczególnie toksycznego szczepu (O157:H7), szczepy E. coli są stosunkowo nieszkodliwe, gdy są traktowane z rozsądną higieną.

04 z 06

Dobrze studiowany

Genom E. coli był pierwszym, który został całkowicie zsekwencjonowany (w 1997 r.). W rezultacie E. coli jest najlepiej zbadanym mikroorganizmem. Zaawansowana wiedza na temat mechanizmów ekspresji białek ułatwia wykorzystanie w eksperymentach, w których niezbędna jest ekspresja obcych białek i selekcja rekombinantów (różne kombinacje materiału genetycznego).

05 z 06

Hosting obcego DNA

Większość technik klonowania genów została opracowana przy użyciu tej bakterii i nadal jest skuteczniejsza lub skuteczniejsza w przypadku E. coli niż w przypadku innych mikroorganizmów. Dzięki temu przygotowanie kompetentnych komórek (komórek, które wchłoną obce DNA) nie jest skomplikowane. Transformacje z innymi mikroorganizmami są często mniej udane.

06 z 06

Łatwość opieki

Ponieważ E. coli tak dobrze rośnie w jelitach człowieka, łatwo rośnie tam, gdzie ludzie mogą pracować. Najwygodniej jest w temperaturze ciała.

Chociaż 98,6 stopnia może być dla większości osób nieco ciepłe, łatwo jest utrzymać tę temperaturę w laboratorium. E. coli żyje w ludzkich jelitach i chętnie spożywa każdy rodzaj wstępnie strawionego pokarmu. Może również rosnąć zarówno tlenowo, jak i beztlenowo.

W ten sposób może się rozmnażać w jelitach człowieka lub zwierzęcia, ale jest równie szczęśliwy w szalce Petriego lub kolbie.

Jak E. coli robi różnicę?

E. Coli to niezwykle wszechstronne narzędzie dla inżynierów genetycznych; w rezultacie odegrała kluczową rolę w produkcji niesamowitej gamy leków i technologii. Według Popular Mechanics stał się nawet pierwszym prototypem biokomputera: „W zmodyfikowanym transkryptorze E. coli” opracowanym przez naukowców z Uniwersytetu Stanforda w marcu 2007 r. nić DNA zastępuje przewód, a enzymy elektrony. Potencjalnie jest to krok w kierunku budowy działających komputerów w żywych komórkach, które można zaprogramować do kontrolowania ekspresji genów w organizmie”.

Takiego wyczynu można było dokonać tylko przy użyciu organizmu, który jest dobrze rozumiany, łatwy w obsłudze i zdolny do szybkiej replikacji.