Lo studio su genetica e luce é stato pubblicato su Nature Chemical Biology.
Una luce innovativa
Cosa unisce genetica e luce? Un team guidato da Barbara Di Ventura, professore di ricerca sul segnale biologico presso l’Università di Friburgo. Come il lievito serve nelle panetterie come aiutante unicellulare, il batterio Escherischia coli è un must in ogni laboratorio di biotecnologia. Così il team ha sviluppato un nuovo strumento cosiddetto “optogenetico”. Il macchinario semplifica un metodo standard in biotecnologia. Invece di nutrire i batteri con lo zucchero come comunemente si fa , i ricercatori possono ora semplicemente illuminarli.
E luce fu
“Abbiamo chiamato il nuovo sistema BLADE – blue light-inducible AraC dimers in Escherichia coli”, spiega Romano, primo co-autore. Gli scienziati controllano l’espressione di un gene desiderato nel batterio utilizzando il promotore PBAD. Il promotore fa parte della rete genetica che regola il metabolismo dello zucchero arabinosio nei batteri. Ciò consente loro di produrre selettivamente le proteine e studiare i processi di segnalazione nei batteri. “Questo nuovo sistema può sostituire l’ espressione genica comune dell’arabinosio. Ciò facilita l’adozione dell’optogenetica tra i microbiologi”, spiega Di Ventura.
Proteine responsive
L’optogenetica utilizza proteine che rispondono alla luce per regolare le funzioni cellulari. “BLADE è destinato all’uso in biologia sintetica, microbiologia e biotecnologia. Dimostriamo che il nostro strumento funziona in modo mirato, è veloce e reversibile”, commenta Di Ventura. Per dimostrare con quale precisione BLADE risponde alla luce, Di Ventura e il suo team hanno realizzato dei batteriografi. In breve, immagini create da colture batteriche. BLADE è costituito da una proteina fotosensibile e da un fattore di trascrizione. In questo caso una proteina che lega una specifica sequenza del DNA. Si trova nella cosiddetta regione promotrice di un gene e controlla se il gene corrispondente viene letto dal meccanismo cellulare. I ricercatori hanno controllato con BLADE l’espressione del gene che codifica una proteina fluorescente, creando i batteriografi.
Brilla la capsula di Petri
Genetica e luce si mescolano quindi in uno spettacolo raro. Gli scienziati hanno illuminato il prato batterico attraverso una “fotomaschera” incollata al coperchio delle capsule di Petri. I batteri sono diventati fluorescenti nel punto di illuminazione, perché BLADE è stato attivato. Le immagini sono state create al microscopio tramite fluorescenza. In un altro esperimento, i ricercatori hanno utilizzato BLADE per regolare i geni che rendevano le cellule di E. coli più lunghe, più spesse e a forma di bastoncello. È stato anche possibile invertire le modifiche: le celle sono tornate alla loro forma originale dopo quattro ore senza luce. In questo modo, il sistema può essere utilizzato per studiare molti altri geni, anche geni che non provengono da E. coli.
Daniele Tolu
