• Sunday June 16,2019

Ο γενετικός αισθητήρας ενισχύει την παραγωγή βιοκαυσίμων

Δώστε στα βακτήρια λίγο αυτογνωσία και μπορούν να είναι εξυπνότερα για την παραγωγή βιοκαυσίμων.

Αυτό είναι το συμπέρασμα των ερευνητών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Berkeley, που αναφέρουν έναν γενετικό αισθητήρα που επιτρέπει στα βακτηρίδια να προσαρμόζουν την έκφραση γονιδίων τους σε απάντηση σε διαφορετικά επίπεδα βασικών ενδιάμεσων για την παραγωγή βιοντίζελ. Ως αποτέλεσμα, τα μικρόβια έδειξαν μια τριπλή ώθηση στην απόδοση του καυσίμου. Ένα τέτοιο σύστημα ρύθμισης αισθητήρων θα μπορούσε τελικά να συμβάλει στην παραγωγή φθηνότερων προηγμένων βιοκαυσίμων και να τους φέρει ένα βήμα πιο κοντά στο να είναι μια οικονομικά βιώσιμη αντικατάσταση των προϊόντων με βάση το πετρέλαιο.

Ένα ζήτημα που έχει περιορίσει την ποσότητα των βιοκαυσίμων που κάνει ένα μικρόβιο είναι μια ανισορροπία των διαφορετικών βιολογικών συστατικών ή προδρόμων που χρησιμοποιούνται για να φτιάξουν το τελικό προϊόν καυσίμου. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στο Nature Biotechnology, Jay Keasling, καθηγητής Χημικής Μηχανικής και Βιοτεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley και συνεργάτες του, περιγράφει ένα βιολογικό σύστημα αισθητήρων που επιτρέπει στα βακτήρια να ρυθμίζουν τα γονίδια στις οδούς παραγωγής βιοκαυσίμων ανάλογα με την ποσότητα ορισμένων προδρόμων στο κύτταρο.

Οι ερευνητές αύξησαν ένα προηγουμένως αναφερόμενο στέλεχος μηχανικής Ε. Coli που δημιουργεί βιοντίζελ από δύο βιολογικά δομικά στοιχεία - λιπαρά οξέα και αιθανόλη. Κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής αυτού του στελέχους, ένας πρόδρομος μπορεί να παραχθεί σε υψηλότερο επίπεδο από έναν άλλο, μια αναποτελεσματική και μερικές φορές επιβλαβής κατάσταση.

"Τα μονοπάτια δεν ήταν σε ισορροπία", λέει ο Keasling. "Τα κελιά σπαταλούσαν πόρους παράγοντας έναν πρόδρομο σε ένα υψηλότερο επίπεδο από το άλλο." Επιπλέον, λέει, είναι ότι η παραγωγή βιοκαυσίμων καταναλώνει μερικές φορές πάρα πολλά λιπαρά οξέα, τα οποία τα βακτήρια χρειάζονται σε ορισμένα στάδια του κύκλου ζωής τους, καθιστώντας το στέλεχος ασταθές.

Ο Keasling και οι συνάδελφοί του σχεδίασαν ένα μικρόβιο χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα που απαντά στη φύση, ο οποίος ανταποκρίνεται στις ποσότητες των εσωτερικών λιπαρών οξέων και των σχετικών μορίων και συντονίζει ανάλογα τη δραστηριότητα των οδών του. Όταν υπάρχουν περιορισμένες ποσότητες λιπαρών οξέων στο κύτταρο, τα μόρια του αισθητήρα-ρυθμιστή τοποθετούν τα φρένα τόσο στην οδό που παράγει αιθανόλη όσο και στην οδό μετατροπής λιπαρών οξέων. Αντίθετα, όταν τα βακτήρια περιέχουν υψηλότερα επίπεδα λιπαρών οξέων, τα φρένα σε αυτές τις οδούς απελευθερώνονται.

Το σύστημα ελέγχου αισθητήρων βελτιώνει τα μηχανικά βακτήρια με δύο τρόπους, λέει ο Keasling: οι μεταβολικές οδοί είναι καλύτερα ισορροπημένες έτσι ώστε ένας πρόδρομος να μην είναι υπερπαραγωγός σε σχέση με τον άλλο και τα τροποποιημένα βακτήρια να είναι πιο σταθερά επειδή η παραγωγή βιοκαυσίμων δεν ληστεύει κύτταρο της ικανότητας ανάπτυξης. Αυτή η "αυτογνωσία" αύξησε την ποσότητα βιοντίζελ που παράγεται από τα βακτήρια στο 28% του θεωρητικού μέγιστου, τριπλάσια αύξηση σε σχέση με το προηγουμένως αναφερόμενο στέλεχος.

Παρόλο που η βελτίωση είναι σημαντική, η παραγωγή βιοντίζελ παραμένει πολύ περιορισμένη για να φέρει το καύσιμο στην κύρια ροή. "Υπάρχουν πολλά ζητήματα, συμπεριλαμβανομένων των μεταβολικών ανισορροπιών, που πρέπει να επιλυθούν για να καταστούν πραγματικότητα τα βιοκαύσιμα", δήλωσε ο Keasling σε ένα ηλεκτρονικό μήνυμα. Για παράδειγμα, η επέκταση αυτών των εν πολλοίς πειραματικών πολιτισμών σε εμπορική κλίμακα - της τάξεως των εκατομμυρίων λίτρων - θα αποτελέσει πρόκληση.

Ενώ η γενετική ρυθμιστική αρχή δεν θα είναι το μόνο κλειδί για το άνοιγμα του τομέα βιοκαυσίμων, είναι μια κομψή στρατηγική για τη βελτίωση των αποδόσεων, λέει ο James Liao, βιομοριακός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Λος Άντζελες. "Το σύστημα αισθητήρα-ρυθμιστή θα είναι ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο στο κιβώτιο εργαλείων που έχουμε σήμερα."

  • Αυτή η ανησυχητικά απλή χαρά θα μπορούσε να αφήσει κανέναν να πειράξει με το κλίμα
  • Μια στρατηγική θανάτωσης κυττάρων για την επιβράδυνση της γήρανσης πέρασε την πρώτη της δοκιμή φέτος
  • Πότε θα πετάξουμε αυτοκίνητα; Ίσως νωρίτερα από ό, τι νομίζετε.
  • Οι αλγόριθμοι τιμολόγησης μπορούν να μάθουν να συνεργάζονται μεταξύ τους για να αυξήσουν τις τιμές

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στο MIT Technology Review εδώ


Ενδιαφέροντα Άρθρα

Current.tv στο Bebo Deal

Φαίνεται ότι το Current.tv, το δίκτυο καλωδιακής τηλεόρασης του Al Gore που παράγει βίντεο από τον ιστό, εξακολουθεί να είναι ζωντανό και κλοτσιές. Σήμερα ανακοινώνουν μια συμφωνία με τον Bebo ότι ...

Το Blinkx IPO πηγαίνει μπροστά

Η υποσχέθηκε IPO Blinkx προχώρησε σήμερα στο δείκτη AIM του Λονδίνου σήμερα, με τον online προμηθευτή αναζήτησης βίντεο που ανοίγει σε 45p και κλείνει σε 63p. Η AIM είναι μια δευτερεύουσα αγορά στο Χρηματιστήριο του Λονδίνου ...