作者:雷切尔·努维尔，普林斯顿大学 普林斯顿大学的研究人员发明了一种利用光来打开和关闭电子设备中的一种机制的方法
大肠杆菌是细菌产生有价值的化学物质的关键
在这里，他们发明的基因工具，称为OptoLac，通过将老虎图案的光投射到培养皿上来演示，这使得只有暴露在光下的细菌产生绿色荧光蛋白
学分:阿瓦洛斯实验室/普林斯顿大学 普林斯顿大学的研究人员创造了一种新的改进的方法来更精确地控制基因工程细菌:只需打开和关闭灯
在E工作
大肠杆菌是科学家用来设计新陈代谢的重要生物，研究人员开发了一种系统来控制一个关键的基因回路，该回路需要将细菌转化为化工厂，生产有价值的化合物，如生物燃料异丁醇
“你所需要的只是照明，”普林斯顿大学和安德林格能源与环境中心的化学和生物工程助理教授何塞·阿瓦洛斯说，他是发表在《自然化学生物学》上的这项发现的资深作者
“这有很多潜在的好处，其中之一就是能够轻松调整和反转感应信号
" 这项新工作建立在阿瓦罗斯和他的同事们之前的工作基础上，他们在2018年的《自然》杂志上描述了这项工作，在这项工作中，他们改造了酵母，在有光或没有光的情况下产生化学物质
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然而，科学家和工程师对大肠杆菌的使用甚至比酵母更广泛
阿瓦洛斯和他的同事不是第一个创造E
基因表达受光控制的大肠杆菌
但是他们是第一个用光来控制化学物质生产的人
他们也是第一个利用光来控制紫胶操纵子的人，紫胶操纵子是一组最常用于大肠杆菌化学诱导的基因
大肠（杆）菌的
“lac操纵子是人们已经使用了几十年的黄金标准电路，”阿瓦洛斯说
“可以毫不夸张地说，利用lac操纵子是促成生物技术爆炸的关键成就之一
" 当科学家工程师E
大肠杆菌通过lac操纵子产生蛋白质或化学物质，它们通常使该功能可诱导，而不是一直发生的事情
这样，细菌培养物可以正常生长，直到科学家准备使用它
通常，研究人员依靠添加一种化学物质来触发所讨论的基因工程特性的表达
但是这种方法有一些严重的局限性
“如果你添加了一种化学物质，那就是你犯了罪，”阿瓦洛斯说
“已经完成了，你不能轻易去除化学物质，所以你只能等着看你是否添加了正确的剂量
" Avalos和他的同事们新设计的细菌不依赖化学诱导剂，而是利用光线不足来诱导导致化学或蛋白质产生的反应
这使得研究人员只需打开灯就可以减缓或停止反应
光线也允许他们控制反应发生的位置
在一次演示中，阿瓦罗斯和他的同事用老虎的模板只将细菌培养皿的某些部分变暗，通过选择性激活细菌的反应产生一个荧光老虎印
阿瓦洛斯说:“同样，这也是一种化学物质不能轻易做到的事情，因为你不能那么容易地控制化学物质的扩散。”
他补充说，与化学制品不同，轻质材料也相对便宜，因此使用它将降低成本，并可能减少工艺的碳足迹
OptoLac，Avalos和他的同事们的新的光遗传学(或基于光的)方法，现在使科学家们能够利用现有的Lac操纵子技术的优势，增加精确度和控制力
“这项工作执行得很好，为大肠杆菌中的光遗传基因表达激活剂工具箱增加了一个新工具
苏黎世联邦理工学院控制理论和系统生物学教授穆斯塔法·卡迈什说，他没有参与这项研究
“光基因表达提供了用光而不是小分子以最小的努力来控制多种生物过程的可能性，作者通过演示光基因表达在大肠杆菌化学和蛋白质生产中的应用，令人信服地说明了这一点
大肠（杆）菌的
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大肠杆菌目前用于工业生产各种商品和特种化学品，从塑料和合成纤维的建筑材料，到颜料和香料等高端化学品
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科学家也经常使用大肠杆菌来更好地理解新陈代谢、生物合成途径等的基本原理
因此，这项技术不仅对生物技术，而且对基础研究都有重要的意义，阿瓦洛斯说
Avalos计划探索OptoLAC支持的进一步应用，包括微调复杂的代谢途径、提高难以制造的蛋白质的产量以及控制其他有趣的细菌功能
“从某种意义上说，我们的动机很大一部分是打破现在做事的模式，”阿瓦洛斯说
“我们不断问自己的一个问题是，‘我们如何才能做得更好？’"
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