Gemodificeerde bacteriën werken harder als je er ook nog een synthetische regeling in monteert die het metabolisme laat reageren op de omstandigheden van het moment. Hoe dat werkt, wordt uitgelegd in de jongste editie van Nature Biotechnology.

Volgens Fuzhong Zhang en Jay Keasling (Berkeley Lab, Californië) is dit ‘dynamic sensor-regulator system’, afgekort DSRS, een wereldprimeur binnen de synthetische biologie.

Ze hebben het uitgewerkt voor een E.coli-stam die suikers omzet in vetzuur-ethylesters (FAEE), een veelbelovende vorm van biodiesel. Eerst zochten ze een natuurlijk eiwit dat als biosensor werkt voor acyl-CoA, een van de tussenstappen van deze metabole route. Die sensorwerking bestaat er uit dat het losse eiwit zich aan de promoter van een bepaald gen kan binden, en daardoor de aflezing van dat gen door RNA-polymerase verhindert. Is acyl-CoA aanwezig, dan wordt het eiwit zelf geblokkeerd, en het gen dus niet meer.

De truc is dan uiteraard dat je die promoter moet monteren bij de genen die verantwoordelijk zijn voor de verdere verwerking van acyl-CoA. Het effect is dan dat die genen alleen worden geactiveerd als er iets voor ze te doen is.

Een verdere verfijning bestaat er uit dat je een tweede promoter inbouwt die wordt gedeblokkeerd door een stof die niet door E.coli zelf wordt aangemaakt. Zo bouw je een soort extern bedienbare afsluiter in het systeem.

Tot nu toe heeft men binnen de synthetische biologie vooral geprobeerd om de expressie van genen vast in te stellen op de gewenste waarde. Het doel is dan om alle expressies zo op elkaar in te stellen dat er geen ‘bottlenecks’in de metabole route optreden terwijl er ook zo weinig mogelijk bijproducten worden gevormd. Soms lukt dat heel aardig, maar zodra de omgevingscondities veranderen klopt het hele verhaal niet meer. Het DSRS-idee zou wèl op zulk veranderingen moeten kunnen inspelen.

Bij de geteste E.coli-stam werkte het alvast heel goed: het rendement van de biodiesel verdrievoudigde, tot 28 procent van het theoretische maximum.

bron: Berkeley Lab