Así como la levadura sirve en las panaderías como ayudante unicelular, la bacteria Escherischia coli es imprescindible en todo laboratorio de biotecnología. Un equipo dirigido por la Prof. Dra. Barbara Di Ventura, profesor de investigación en señalización biológica en la Universidad de Friburgo, ha desarrollado una nueva herramienta denominada optogenética que simplifica un método estándar en biotecnología:en lugar de alimentar a las bacterias con azúcar como se hace comúnmente, los investigadores ahora pueden simplemente arrojar luz sobre ellos. Di Ventura, Prof.Dr. Mustafa Hani Khammash de ETH Zurich / Suiza y sus equipos, los primeros primeros autores Edoardo Romano y el Dr. Armin Baumschlager, publicó sus resultados en Biología química de la naturaleza .

"Hemos llamado al nuevo sistema BLADE — dímeros AraC inducibles por luz azul en Escherichia coli, "explica Romano. Los científicos controlan la expresión de un gen deseado en la bacteria E. coli utilizando el promotor PBAD, que forma parte de la red genética que regula el metabolismo del azúcar arabinosa en las bacterias. Esto les permite producir proteínas de forma selectiva y estudiar los procesos de señalización en las bacterias. "Esta nueva construcción guiada por luz puede reemplazar el sistema de expresión génica de arabinosa de amplia difusión, facilitar la adopción de la optogenética entre los microbiólogos, "explica Di Ventura, que es miembro de Clusters of Excellence CIBSS — Centro de Estudios de Señalización Biológica Integrativa y BIOSS — Centro de Estudios de Señalización Biológica.

La optogenética utiliza proteínas que responden a la luz para regular las funciones celulares. "BLADE está diseñado para su uso en biología sintética, microbiología, y biotecnología. Demostramos que nuestra herramienta se puede utilizar de manera específica, que es rápido y reversible, "comenta Di Ventura. Para demostrar con qué precisión responde BLADE a la luz, Di Ventura y su equipo hicieron bacteriografías:imágenes creadas a partir de cultivos bacterianos. BLADE consta de una proteína sensible a la luz y un factor de transcripción:una proteína que se une a una secuencia específica del ADN que se encuentra en la llamada región promotora de un gen y controla si la maquinaria celular lee el gen correspondiente. Los investigadores controlaron con BLADE la expresión del gen que codifica una proteína fluorescente para crear las bacteriografías.

Los científicos de Friburgo iluminaron el césped bacteriano a través de una fotomáscara pegada a la tapa de las placas de Petri. Las bacterias emitieron fluorescencia en el punto en el que se iluminaron, porque BLADE estaba activado:las imágenes se crearon bajo un microscopio de fluorescencia. En otro experimento, los investigadores utilizaron BLADE para regular genes que alargaban las células de E. coli, más grueso y en forma de varilla. Incluso fue posible revertir los cambios:las células volvieron a su forma original después de cuatro horas sin luz. De este modo, el sistema se puede utilizar para estudiar muchos otros genes, incluso genes que no son de E. coli.