Πώς ένα μικροβιακό βιοαρετηρίδιο ρυθμίζει τα γονίδια
1. Μεταγραφική ρύθμιση:
- Παράγοντες μεταγραφής:Οι μικροοργανισμοί μπορούν να παράγουν παράγοντες μεταγραφής που συνδέονται ειδικά με το DNA και προωθούν ή καταστέλλουν τη μεταγραφή ορισμένων γονιδίων. Αυτοί οι παράγοντες μεταγραφής μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να ανασταλούν από διάφορα περιβαλλοντικά σημεία ή μεταβολικά ενδιάμεσα. Για παράδειγμα, η παρουσία ενός συγκεκριμένου υποστρώματος ή υποπροϊόν μπορεί να προκαλέσει την έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται στον μεταβολισμό ή την αποτοξίνωσή του.
2. Σταθερότητα mRNA:
- Riboswitches:Τα Riboswitches είναι στοιχεία RNA που βρίσκονται σε CIS που βρίσκονται μέσα στην 5 'μη μεταφρασμένη περιοχή (UTR) των μεταγραφών mRNA. Μπορούν να δεσμεύουν με συγκεκριμένους μεταβολίτες ή προσδέματα και να ρυθμίζουν την προσβασιμότητα της θέσης δέσμευσης ριβοσώματος, ελέγχοντας έτσι τη μετάφραση του προς τα κάτω γονιδίου. Για παράδειγμα, τα ριβοσβίτια μπορούν να αισθανθούν τη διαθεσιμότητα ορισμένων θρεπτικών ουσιών, όπως η γλυκόζη ή τα αμινοξέα, και να διαμορφώσουν την έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται στην πρόσληψη και τον μεταβολισμό τους.
3. Μεταφραστική ρύθμιση:
- Μικρά ρυθμιστικά RNAs (SRNAs):Τα SRNAs είναι μικρά μη κωδικοποιητικά μόρια RNA που ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων με δέσμευση στο mRNA των γονιδίων στόχων και παρεμβαίνουν στη μετάφρασή τους. Μπορούν να εμποδίσουν τη μετάφραση ή να προκαλέσουν αποικοδόμηση mRNA. Τα SRNAs μπορούν να παραχθούν από τον μικροοργανισμό του ξενιστή ή ακόμα και από τα μέλη της μικροβιακής κοινότητας που εμπλέκονται στη διαδικασία της βιοεπιχειρησιακής διαδικασίας.
4.
- Οι μικροβιακές βιο -παρατηρήσεις συχνά περιλαμβάνουν μικροβιακές κοινότητες. Η ανίχνευση απαρτίας είναι ένας μηχανισμός επικοινωνίας κυττάρων προς κύτταρο που χρησιμοποιείται από πολλούς μικροοργανισμούς για να συντονίσει τη συμπεριφορά τους. Επιτρέπει στη μικροβιακή κοινότητα να αισθανθεί την πυκνότητα της και να ανταποκρίνεται συλλογικά. Για παράδειγμα, όταν επιτυγχάνεται ένα συγκεκριμένο όριο ενός συγκεκριμένου μορίου σήματος, μπορεί να προκαλέσει την έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται στον σχηματισμό βιοφίλμ, στην παραγωγή αντιβιοτικών ή σε άλλες μεταβολικές δραστηριότητες που είναι κρίσιμες για τη διαδικασία της βιοαποκολούθησης.
5. Μεταβολική ρύθμιση:
- Αναστολή και επαγωγή ανάδρασης:Οι μεταβολικές οδοί ρυθμίζονται από μηχανισμούς ανάδρασης. Τα τελικά προϊόντα ή τα ενδιάμεσα μπορούν να αναστέλλουν τη δραστικότητα των προηγούμενων ενζύμων στην οδό, εμποδίζοντας τη συσσώρευση περίσσειας μεταβολιτών. Αντιστρόφως, τα υποστρώματα μπορούν να προκαλέσουν την έκφραση γονιδίων που κωδικοποιούν ένζυμα που εμπλέκονται στον μεταβολισμό τους, εξασφαλίζοντας την αποτελεσματική χρήση των διαθέσιμων πόρων.
6. Περιβαλλοντική ανίχνευση:
-Συστήματα δύο συστατικών:Πολλοί μικροοργανισμοί χρησιμοποιούν συστήματα δύο συστατικών για να αισθάνονται και να ανταποκρίνονται στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Αυτά τα συστήματα αποτελούνται από μια πρωτεΐνη διαμεμβρανικού αισθητήρα που ανιχνεύει εξωτερικά σήματα και έναν ρυθμιστή κυτταροπλασματικής απόκρισης που ρυθμίζει την έκφραση γονιδίων. Η πρωτεΐνη του αισθητήρα μπορεί να ενεργοποιηθεί με δέσμευση σε συγκεκριμένα προσδέματα, οδηγώντας σε μεταγραφικές αλλαγές που προσαρμόζουν τον μικροβιακό μεταβολισμό στις επικρατούσες συνθήκες.
7. Συστήματα CRISPR-CAS:
- Τα συστήματα CRISPR-CAS είναι προσαρμοστικοί αμυντικοί μηχανισμοί που βρίσκονται σε πολλά βακτηρίδια και αρχαίους. Παίζουν ρόλο στη ρύθμιση των γονιδίων με στόχευση και σίγαση συγκεκριμένων αλληλουχιών DNA. Σε ορισμένες εφαρμογές μικροβιακής βιο-finery, τα συστήματα CRISPR-CAS μπορούν να κατασκευαστούν για να ρυθμίσουν την έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται στη σύνθεση βιοποραγωγών ή στις μεταβολικές οδούς.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται από τα μικροβιακά βιο -παρατηρήσεις είναι πολύ διαφορετικοί, επηρεασμένοι από τους συγκεκριμένους μικροοργανισμούς, τα υποστρώματα και τα προϊόντα ενδιαφέροντος και το συνολικό μεταβολικό δίκτυο. Οι προσεγγίσεις βιολογίας των συστημάτων, όπως η μεταβολική μοντελοποίηση και η μεταγραφική μοντελοποίηση και η μεταγραφική, χρησιμοποιούνται συχνά για την κατανόηση και τη βελτιστοποίηση των ρυθμιστικών μηχανισμών εντός των μικροβιακών βιο-παρατηρήσεων για βελτιωμένη απόδοση και παραγωγικότητα.
