Araştırmacılar, verimli biyolojik üretim için "Y şeklinde yapay flora" yarattı
Biyokütle hammaddelerini yakıtlara, malzemelere ve kimyasallara dönüştürmek için mikroorganizmaların kullanılması, biyo-üretim alanında bir araştırma etkin noktasıdır. Asıl zorluk, glikoz gibi altı karbonlu şekerlerin ve biyokütlede ksiloz gibi beş karbonlu şekerlerin aynı verimli kullanımının nasıl sağlanacağıdır.
Tek bir suşun metabolik yolunu değiştirmeye çalışan veya beş ve altı karbon şekerin aynı anda kullanımını sağlamak için iş bölümü için farklı suşlar kullanmaya çalışan birçok çalışma yapılmıştır. Bununla birlikte, beş karbonlu şekerlerin verimli bir şekilde kullanılamaması nedeniyle, hedef kimyasalların üretim verimliliği genellikle yüksek değildir.
Son yıllarda sentetik biyolojinin hızla gelişmesi ve mikrobiyom projesinin önerisi ile sentetik mikrobiyomun gelişimi de hızlanmaktadır. Biyokütle hammaddelerinde beş ve altı karbonlu şeker bileşenlerinin aynı verimli kullanımını sağlamak için, Li Yin'in Çin Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü'ndeki araştırma grubu "Y-şekilli yapay flora" (resimde) yaratma konusunda yeni bir konsept önerdi. Y tipi yapay flora, aynı başlangıç suşundan türetilmiş ve aynı hedef ürünü üretme kapasitesine sahip iki tasarlanmış suştan oluşur. Y tipinin iki "başı", beş ve altı karbon şekerin metabolik yollarını temsil eder ve bir "gövde", ortak hedef ürün üretim yolunu temsil eder.
Y tipi yapay flora dört özelliğe sahip olmalıdır: (1) Beş ve altı karbonlu şekeri aynı yüksek verimlilikle metabolize edebilir; (2) Beş ve altı karbonlu şekerlerin metabolizması ortogonaldir ve birbirine müdahale etmez; (3) beş ve altı karbonlu şekerler Metabolik hız, hedef ürünün üretim hızı ile eşleşir; (4) Bakteriyel suşlar, tam kromozomlardan oluşur ve üretim sürecinde genetik stabiliteyi korumak için antibiyotik ve indükleyicilere ihtiyaç duymaz.
Bu konseptin uygulanabilirliğini test etmek için, araştırmacılar hedef ürün olarak butanol aldılar ve E. coli'nin sistematik metabolik mühendisliği yoluyla Y şeklinde bir yapay flora yarattılar. Bakterilerden biri, tercihen altı karbonlu şekerleri butanol üretmek için kullanabilen Escherichia coli EB243, diğeri ise beş karbonlu şekerleri verimli bir şekilde kullanıp butanol üretebilen Escherichia coli EB243X'tir. Bu flora, toplu fermantasyon için hammadde olarak karışık şekerler kullanır ve bu, teorik değerin% 85'ine varan bir verimle yaklaşık 21 g / L bütanol üretebilir; bu, şu anda karışık şeker kullanarak bütanol ürettiği bildirilen en yüksek düzeydir.
Y tipi yapay floranın daha ileri analizi, iki suşun başlangıç oranının, florayı beş ve altı karbonlu şeker substratlarının farklı oranlarına ve farklı havalandırma koşullarına uyarlamak için ayarlanabileceğini, dolayısıyla Y tipi yapay floranın performansını ortaya çıkarmıştır. Güçlü bir uyarlanabilirliğe ve yapısal kararlılığa sahiptir ve endüstriyel uygulamalar için potansiyele sahiptir.
Bu araştırma, araştırma grubu tarafından 2017 yılında tüm kromozom düzenlenmiş yüksek bütanol suşu (Metabolic Engineering, 2017, 44: 284-292) oluşturulduktan sonra sanayileşme potansiyeli olan başka bir araştırmadır. Karbon şekerinin birlikte kullanılması sorunu yeni bir fikir sağlar ve biyolojik butanol üretiminin maliyetini daha da düşürmek için bir temel oluşturur.
İlgili çalışmalar Metabolic Engineering alan dergisinde yayınlandı.Doktora öğrencisi Zhao Chunhua ve Ruandalı doktora öğrencisi Jean Paul Sinumvayo makalenin ilk yazarları ve araştırmacılar Li Yin ve Zhang Yanping eş-yazarlar. Bu araştırma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve "863" Projesi tarafından finanse edildi.
Y tipi yapay flora yapısının şematik diyagramı
kaynak: Mikrobiyoloji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Son günlerde, WeChat Resmi hesabın bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
