Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Νέο μεταβολικό μονοπάτι για την αποτελεσματικότερη μετατροπή των σακχάρων σε βιοκαύσιμα

Anonim

Οι ερευνητές της χημικής μηχανικής της UCLA δημιούργησαν ένα νέο συνθετικό μεταβολικό μονοπάτι για τη διάσπαση της γλυκόζης, που θα μπορούσε να οδηγήσει σε 50% αύξηση της παραγωγής βιοκαυσίμων.

διαφήμιση


Η νέα οδός προορίζεται να αντικαταστήσει τη φυσική μεταβολική οδό γνωστή ως γλυκόλυση, μια σειρά χημικών αντιδράσεων που σχεδόν όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν για να μετατρέψουν τα σάκχαρα στους μοριακούς προδρόμους που τα κύτταρα χρειάζονται. Η γλυκόλυση μετατρέπει τέσσερα από τα έξι άτομα άνθρακα που βρίσκονται στη γλυκόζη σε μόρια δύο ατόμων άνθρακα γνωστά σε ακετύλιο-ΟοΑ, πρόδρομο στα βιοκαύσιμα όπως η αιθανόλη και η βουτανόλη, καθώς και τα λιπαρά οξέα, τα αμινοξέα και τα φαρμακευτικά προϊόντα. Ωστόσο, οι δύο εναπομείναντες άνθρακες γλυκόζης χάνονται ως διοξείδιο του άνθρακα.

Η γλυκόλυση χρησιμοποιείται σήμερα σε βιορεφίνες για τη μετατροπή των σακχάρων που προέρχονται από φυτική βιομάζα σε βιοκαύσιμα, αλλά η απώλεια δύο ατόμων άνθρακα για κάθε έξι που εισάγεται θεωρείται ως σημαντικό κενό στην αποτελεσματικότητα της διαδικασίας. Η συνθετική γλυκολυτική οδός της ερευνητικής ομάδας της UCLA μετατρέπει και τα έξι άτομα άνθρακα γλυκόζης σε τρία μόρια ακετυλο-ΟοΑ χωρίς να χάσει οποιοδήποτε από αυτά ως διοξείδιο του άνθρακα.

Η έρευνα δημοσιεύεται online στις 29 Σεπτεμβρίου στο επιστημονικό περιοδικό Nature .

Ο κύριος ερευνητής της έρευνας είναι ο James Liao, καθηγητής Χημικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Ralph M. Parsons της UCLA και πρόεδρος του τμήματος χημικών και βιομοριακών μηχανικών. Ο Igor Bogorad, πτυχιούχος φοιτητής στο εργαστήριο του Liao, είναι ο κύριος συγγραφέας.

"Αυτή η πορεία διευκόλυνε έναν από τους σημαντικότερους περιορισμούς στην παραγωγή βιοκαυσίμων και βιοαποικοδόμησης: χάνοντας το ένα τρίτο του άνθρακα από τις πρώτες ύλες που περιέχουν υδατάνθρακες", ανέφερε ο Liao. "Αυτός ο περιορισμός θεωρήθηκε προηγουμένως ανυπέρβλητος εξαιτίας του τρόπου εξέλιξης της γλυκόλυσης".

Αυτή η συνθετική οδός χρησιμοποιεί ένζυμα που βρίσκονται σε διάφορες διακριτές οδούς στη φύση.

Η ομάδα εξέτασε πρώτα και επιβεβαίωσε ότι η νέα οδός δούλεψε in vitro. Στη συνέχεια, επεξεργάστηκαν γενετικά βακτήρια Ε. Coli για να χρησιμοποιήσουν τη συνθετική οδό και κατέδειξαν πλήρη διατήρηση του άνθρακα. Τα προκύπτοντα μόρια ακετυλ-ΟοΑ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενός επιθυμητού χημικού με υψηλότερη απόδοση άνθρακα. Οι ερευνητές χαρακτήρισαν τη νέα υβριδική οδό μη οξειδωτικής γλυκόλυσης ή NOG.

"Αυτός είναι ένας ουσιαστικά νέος κύκλος", δήλωσε ο Μπογκοράδ. «Εμείς επαναπροσανατολίσαμε το πιο κεντρικό μεταβολικό μονοπάτι και βρήκαμε έναν τρόπο να αυξήσουμε την παραγωγή ακετυλ-ΟοΑ. Αντί να χάσουμε τα άτομα άνθρακα στο CO2, μπορείτε τώρα να τα διατηρήσετε και να βελτιώσετε τις αποδόσεις σας και να παράγετε ακόμα περισσότερα προϊόντα».

Οι ερευνητές σημείωσαν επίσης ότι αυτή η νέα συνθετική οδός θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με πολλά είδη σακχάρων, τα οποία σε κάθε περίπτωση έχουν διαφορετικό αριθμό ατόμων άνθρακα ανά μόριο και δεν θα σπαταλιζόταν ο άνθρακας.

"Για τη βιοαποτύπωση, η βελτίωση της απόδοσης κατά 50 τοις εκατό θα ήταν μια τεράστια αύξηση", δήλωσε ο Μπογκοράντ. "Το NOG μπορεί να είναι μια ωραία πλατφόρμα με διαφορετικά σάκχαρα για 100 τοις εκατό μετατροπή σε ακετυλ-CoA. Θεωρούμε ότι η NOG θα έχει ευρείες εφαρμογές και θα ανοίξει πολλές νέες δυνατότητες εξαιτίας του τρόπου που μπορούμε να διατηρήσουμε τον άνθρακα".

Οι ερευνητές προτείνουν επίσης ότι αυτή η νέα οδός θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή βιοκαυσίμων χρησιμοποιώντας φωτοσυνθετικά μικρόβια.

Ο άλλος συγγραφέας του βιβλίου είναι ο Tzu-Shyang Lin, ο οποίος πρόσφατα έλαβε πτυχίο από το UCLA στη χημική μηχανική.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια - Λος Άντζελες Πρωτότυπο γραμμένο από τον Matthew Chin. Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Igor W. Bogorad, Tzu-Shyang Lin, James C. Liao. Η συνθετική μη οξειδωτική γλυκόλυση επιτρέπει πλήρη συντήρηση του άνθρακα . Φύση, 2013; DOI: 10.1038 / nature12575