Draqon
Aktif Üye
Bu cinsin bağırsak bakterileri Escherichia coli İklim koruyucusu olmak için gerekenlere sahip olmak, biyolojik olarak sıradan insanlara tuhaf gelebilir. Ancak Marburg'daki Max Planck Karasal Mikrobiyoloji Enstitüsü'nden Tobias Erb liderliğindeki bir ekip, bakterilerin metabolizmasını yeniden programlayabilir, böylece gelecekte sera gazı karbondioksitini endüstriyel kullanıma uygun, hatta özellikle yüksek düzeyde kimyasallara dönüştürebilirler. verimlilik. Araştırmacılar yakın zamanda bu konuyu bildirdiler Nature Catalytics dergisinde.
Reklamcılık
Erb, “Test tüpünde bir tür metabolik yazılım geliştirdik ve bunun bir kısmını bakterinin metabolik döngüsüne başarılı bir şekilde dahil edebildik” diyor. Deney, sentetik biyolojinin işe yaradığının kanıtıdır.
Modeli fotosentez
Fotosentez bir model olarak hizmet etti. Sonuçta bitkiler eski çağlardan beri havadaki CO₂'yi yakalıyor ve onu nişasta ve şeker gibi daha büyük moleküllere dönüştürüyor. Ancak doğa bu işlem için en verimli motoru kullanmamaktadır. Mikrobiyolog, “Fotosentezin birlikte çalıştığı Rubisco enzimi süper yavaştır ve çok verimli değildir, özellikle de yalnızca CO₂'yi bağlamakla kalmayıp aynı zamanda oksijeni de bağladığı için” diyor mikrobiyolog.
Araştırmacılar bu nedenle test tüpündeki diğer daha verimli döngüleri test etti ve bunları makine öğrenimi ve laboratuvar otomasyonu kullanarak optimize etti. Laboratuvardaki dökümün şu anki kazananına THETA döngüsü adı veriliyor. CO₂'yi, yakıt veya plastik üretimi için endüstriyel bir kimyasal olarak kullanılabilen bir asetik asit çeşidi olan asetil koenzim A'ya dönüştürür. Döngü, ekibin bazılarını diğer bakterilerde keşfettiği 17 farklı enzimle çalışıyor. Erb, “Sadece fotosentezden daha hızlı olmakla kalmıyor, aynı zamanda daha az enerji tüketiyor” diye vurguluyor.
Ekip daha sonra test tüpündeki verimli döngüyü uygun arayüzler aracılığıyla bakteri hücresinin doğal metabolizmasına entegre etmeyi başardı. Erb, “Hücreden, tabiri caizse, yeni metabolik yazılımımızı çalıştırmasına izin vermesini kibarca istememiz gerekiyor. Ve onun çalışma şekli, öncelikle hücrenin metabolizması için gerçekten ihtiyaç duyduğu bir şeyi almamızdır” diyor. taktiğini açıklıyor. Örneğin hücrelerin hayatta kalmak için gerekli olan yağ asitlerini üretme yollarını engelleyebilirsiniz. “Daha sonra yağ asidi üretiminin yeniden başlamasını sağlayan optimize edilmiş metabolizmamızı veya başlangıçta onun bir kısmını sunuyoruz. Daha sonra hücreler yeni programı kullanıyor çünkü bu onların yeniden büyümelerine olanak sağlıyor” diyor Erb.
Ancak THETA döngüsünün enzimlerini kodlayan 17 genin tamamının aynı anda dahil edilmesi işe yaramaz. Ekip bu nedenle genleri üç modül halinde topladı ve her modülü bir hücre kültürüne uyguladı. Erb, “Bunun Petri kaplarındaki büyüme deneylerinde ne kadar işe yaradığını görebiliriz” diye açıklıyor. Kelimenin tam anlamıyla hücrelerin çoğalmasını izleyebilirsiniz. Bazen yeni program başlamadan önce bakterilerin mutasyona uğraması gerekiyordu ve hücreler Petri kaplarında hızla yayıldı. Bu yüzden biraz sabır gerekiyordu. Ancak birkaç hafta sonra üç modülün tamamıyla yapılan testler başarılı oldu.
Hedef olarak CO₂ motorlu mikrop
Yeniden programlanan bakterilerin artık birbirleriyle birleştirilmesi gerekiyor, böylece CO₂ ile çalışan bir metabolik motora sahip istenen mikrop sonuçta yaratılıyor. Araştırmanın ilk yazarı Shanshan Luo, “Bakterinin tamamen CO₂ ile büyüyebilmesi için tüm döngüyü henüz kapatmayı başaramadık” diye itiraf ediyor. 17 reaksiyonun tamamını bakterinin doğal olarak yüzlerce ila binlerce reaksiyonu içeren doğal metabolizmasıyla senkronize etmek büyük bir zorluktur.
Bu engel aşıldığında Erb, yeni biyosentetik süreçle büyük şeylerin başarılabileceğine inanıyor. “Mikroorganizmaların güzel yanı, fotosentezde olduğu gibi işleyebilmek için mutlaka ışığa ihtiyaç duymamaları. Ayrıca hidrojen veya elektrikle de çalışıyorlar. Böylece tamamen farklı türde bir kimyasal üretim oluşturabilirsiniz” diyor. Örneğin, CO₂'den yapılan endüstriyel kimyasallar kazanlarda toplu olarak üretilebilir.
Erb, iklim koruma potansiyelinin de büyük olduğunu vurguluyor. Elbette emisyonların azaltılması, fotovoltaik modüllerin, rüzgar enerjisi santrallerinin ve elektrik depolama sistemlerinin inşa edilmesi ve emisyonların belirli noktalardan teknik olarak çıkarılması gerekecek. “Fakat bu hiçbir zaman bitkiler ve mikroorganizmalarla mümkün olduğu ölçüde işe yaramayacaktır. Eğer sentetik biyolojiyi kullanırsanız ve her şeyi küresel ölçekte büyütürseniz, o zaman burada hâlâ birçok insanın farkında bile olmadığı, uykuda olan bir devrim vardır. “dedi Araştırmacı.
(anh)
Haberin Sonu
Reklamcılık
Erb, “Test tüpünde bir tür metabolik yazılım geliştirdik ve bunun bir kısmını bakterinin metabolik döngüsüne başarılı bir şekilde dahil edebildik” diyor. Deney, sentetik biyolojinin işe yaradığının kanıtıdır.
Modeli fotosentez
Fotosentez bir model olarak hizmet etti. Sonuçta bitkiler eski çağlardan beri havadaki CO₂'yi yakalıyor ve onu nişasta ve şeker gibi daha büyük moleküllere dönüştürüyor. Ancak doğa bu işlem için en verimli motoru kullanmamaktadır. Mikrobiyolog, “Fotosentezin birlikte çalıştığı Rubisco enzimi süper yavaştır ve çok verimli değildir, özellikle de yalnızca CO₂'yi bağlamakla kalmayıp aynı zamanda oksijeni de bağladığı için” diyor mikrobiyolog.
Araştırmacılar bu nedenle test tüpündeki diğer daha verimli döngüleri test etti ve bunları makine öğrenimi ve laboratuvar otomasyonu kullanarak optimize etti. Laboratuvardaki dökümün şu anki kazananına THETA döngüsü adı veriliyor. CO₂'yi, yakıt veya plastik üretimi için endüstriyel bir kimyasal olarak kullanılabilen bir asetik asit çeşidi olan asetil koenzim A'ya dönüştürür. Döngü, ekibin bazılarını diğer bakterilerde keşfettiği 17 farklı enzimle çalışıyor. Erb, “Sadece fotosentezden daha hızlı olmakla kalmıyor, aynı zamanda daha az enerji tüketiyor” diye vurguluyor.
Ekip daha sonra test tüpündeki verimli döngüyü uygun arayüzler aracılığıyla bakteri hücresinin doğal metabolizmasına entegre etmeyi başardı. Erb, “Hücreden, tabiri caizse, yeni metabolik yazılımımızı çalıştırmasına izin vermesini kibarca istememiz gerekiyor. Ve onun çalışma şekli, öncelikle hücrenin metabolizması için gerçekten ihtiyaç duyduğu bir şeyi almamızdır” diyor. taktiğini açıklıyor. Örneğin hücrelerin hayatta kalmak için gerekli olan yağ asitlerini üretme yollarını engelleyebilirsiniz. “Daha sonra yağ asidi üretiminin yeniden başlamasını sağlayan optimize edilmiş metabolizmamızı veya başlangıçta onun bir kısmını sunuyoruz. Daha sonra hücreler yeni programı kullanıyor çünkü bu onların yeniden büyümelerine olanak sağlıyor” diyor Erb.
Ancak THETA döngüsünün enzimlerini kodlayan 17 genin tamamının aynı anda dahil edilmesi işe yaramaz. Ekip bu nedenle genleri üç modül halinde topladı ve her modülü bir hücre kültürüne uyguladı. Erb, “Bunun Petri kaplarındaki büyüme deneylerinde ne kadar işe yaradığını görebiliriz” diye açıklıyor. Kelimenin tam anlamıyla hücrelerin çoğalmasını izleyebilirsiniz. Bazen yeni program başlamadan önce bakterilerin mutasyona uğraması gerekiyordu ve hücreler Petri kaplarında hızla yayıldı. Bu yüzden biraz sabır gerekiyordu. Ancak birkaç hafta sonra üç modülün tamamıyla yapılan testler başarılı oldu.
Hedef olarak CO₂ motorlu mikrop
Yeniden programlanan bakterilerin artık birbirleriyle birleştirilmesi gerekiyor, böylece CO₂ ile çalışan bir metabolik motora sahip istenen mikrop sonuçta yaratılıyor. Araştırmanın ilk yazarı Shanshan Luo, “Bakterinin tamamen CO₂ ile büyüyebilmesi için tüm döngüyü henüz kapatmayı başaramadık” diye itiraf ediyor. 17 reaksiyonun tamamını bakterinin doğal olarak yüzlerce ila binlerce reaksiyonu içeren doğal metabolizmasıyla senkronize etmek büyük bir zorluktur.
Bu engel aşıldığında Erb, yeni biyosentetik süreçle büyük şeylerin başarılabileceğine inanıyor. “Mikroorganizmaların güzel yanı, fotosentezde olduğu gibi işleyebilmek için mutlaka ışığa ihtiyaç duymamaları. Ayrıca hidrojen veya elektrikle de çalışıyorlar. Böylece tamamen farklı türde bir kimyasal üretim oluşturabilirsiniz” diyor. Örneğin, CO₂'den yapılan endüstriyel kimyasallar kazanlarda toplu olarak üretilebilir.
Erb, iklim koruma potansiyelinin de büyük olduğunu vurguluyor. Elbette emisyonların azaltılması, fotovoltaik modüllerin, rüzgar enerjisi santrallerinin ve elektrik depolama sistemlerinin inşa edilmesi ve emisyonların belirli noktalardan teknik olarak çıkarılması gerekecek. “Fakat bu hiçbir zaman bitkiler ve mikroorganizmalarla mümkün olduğu ölçüde işe yaramayacaktır. Eğer sentetik biyolojiyi kullanırsanız ve her şeyi küresel ölçekte büyütürseniz, o zaman burada hâlâ birçok insanın farkında bile olmadığı, uykuda olan bir devrim vardır. “dedi Araştırmacı.
(anh)
Haberin Sonu