Доклады о будущих и современных технологиях

ОТ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ К МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ И СИСТЕМНОЙ БИОЛОГИИ

А. В. Зелепукин, Л. А. Тюкина

Научный руководитель - Л. А. Тюкина, ст. преподаватель

Ярославский государственный технический университет

В настоящее время для улучшения, так называемого, конечного биосинтетического шага необходимы перемены в других областях обмена веществ, например, в центральном обмене веществ. Разумное вмешательство в клеточную систему, необходимое для улучшения доступности метаболических прекурсоров или для удаления нежелательных побочных продуктов, называется метаболической инженерией. Для этого улучшения должен быть идентифицирован целевой ген, который точно отвечает за данные функции. Поиск целевого гена подобен поиску иголки в стоге сена. Как правило, для этого необходимо очень точное производство штаммов, понимание генетического оборудования и биохимических функций. Бактерии располагают, по крайней мере, от 3000 до 8000 генов, которые отвечают за метаболические процессы.

Метаболическая инженерия как дисциплина развивается с 90-х годов XX века. В ней используются все современные методы биохимии, биоаналитики и биоинформатики вплоть до генетических исследований.

Обязательное знание геномов организмов-производителей является основой для метаболической инженерии. Секвенирование геномов бактерий в конце 90-х годов было большим проектом с миллионными затратами. С бурным развитием технологии секвенирования постоянно растёт число расшифрованных геномов, и снижаются затраты на дешифровку. Между тем известны сотни геномов различных организмов от бактерии из грибков и растений до людей. Ранее ограничивающим фактором была биоинформатика, поскольку масса чисел должна быть обработана в значимые данные. В этой связи в последние годы получила развитие новая дисциплина - системная биология. В то время как цель метаболической инженерии получение продуктов, темой системной биологии является понимание организмов в своей совокупности от генома до обмена веществ. При этом решены проблемы понимания как самой системы, так и клеточных процессов для отображения в компьютерном моделировании. С использованием этого исследования впервые был идентифицирован недостаток в обмене веществ и разработана целевая стратегия на его устранение. По материалам книги: Synthetische Biologie. Die Geburt einer neuen Technikwissenschaft// Alfred Pьhler/ Bernd Mьller - Rцber/ Marc-Denis Weitze// Www. acatech. de