ביולוגיה סינתטית לקידום החקלאות: אסטרטגיות מולקולריות לפיתוח עמידויות לקוטלי עשבים

תחום הביולוגיה הסינתטית עוסק בפיתוח של רכיבים ביולוגיים למטרות יישומיות – החל מחלבון בודד, דרך אופטימיזציה של מסלולים מטבוליים ועד אורגניזמים שלמים. מגוון פיתוחים שכאלה מסייעים כבר כיום בהתמודדות עם אתגרים בתחומים כמו הגנת הצומח, שימור תוצרת חקלאית ויצרנות. בהרצאה זו אדון ואדגים כיצד מערכות ביולוגיות סינתטיות עשויות גם לשמש כתשתית backend למחקר ופיתוח, ובכך להוות מנוע לחדשנות ביוטכנולוגית בחקלאית.

אבולוציה מוכוונת היא אחד הנתיבים האפקטיביים להנדסה של אנזימים והתאמה של מסלולים מטבוליים למטרות שימושיות. עם זאת, גישה זו מוגבלת ע"י הזמינות של מערכות דיווח המאפשרות לנתר פעילויות מטבוליות בהיקף רחב לסריקה של ספריות אנזימים. במחקר המדובר אנו מציגים גישה אינטגרטיבית לפיתוח מואץ של ביוסנסורים לפעילויות אנזימטיות ספציפיות ושימוש באותם ביוסנסורים לשיפור של אנזים המטרה בתהליך של אבולוציה מוכוונת. העבודה התמקדה באנזים רחב טווח מסוג Cytochrome P450 אשר מסוגל בין היתר לנטרל קוטלי עשבים ממשפחת הכלורואצטמידים.

פיתוח מהיר של זני שמר מדווחים, ומספר דורות של סלקציה הובילו לבידוד של אנזימים מוטנטיים בעלי ערכים קינטיים משופרים במודיפיקציה של קוטל העשבים אלאכלור, המובילה בין השאר לעמידות בקווי אורז טרנסגניים. במובן הרחב, תוצאות אלה ממחישות כיצד הנדסה ויישום של מערכות מודל מיקרוביאליות עשוי להאיץ מגוון פיתוחים בתחום הביוטכנולוגיה בחקלאות.