Форматны углерод-нейтраль биоикътисадның нигезе дип карарга мөмкин, ул CO2-дан (электрохимик) ысуллар кулланып җитештерелә һәм ферментатив каскадлар яки инженерияләнгән микроорганизмнар ярдәмендә өстәмә кыйммәт продуктларына әйләндерелә. Синтетик форматны үзләштерүне киңәйтүдә мөһим адым - формальдегидның термодинамик яктан катлаулы редукциясе, ул монда сары төс үзгәреше буларак күренә. Авторлык хокукы: Җир өсте микробиологиясе институты Макс Планк/Гейзель.
Макс Планк институты галимнәре кумурска газын формальдегидка әйләндерә торган синтетик метаболик юл булдырдылар, бу исә кыйммәтле материаллар алу өчен углерод-нейтраль ысул тәкъдим итә.
Углекислый газны фиксацияләү өчен яңа анаболик юллар атмосферадагы углекислый газ дәрәҗәсен киметүгә генә түгел, ә фармацевтика һәм актив ингредиентларның традицион химик җитештерүен углерод-нейтраль биологик процесслар белән алыштыра ала. Яңа тикшеренүләр кумурска кислотасын углекислый газны биохимик сәнәгать өчен кыйммәтле материалга әйләндерү өчен кулланырга мөмкин булган процессны күрсәтә.
Парник газлары чыгару күләме арту сәбәпле, зур чыгару чыганакларыннан углерод секвестрациясе яки углерод диоксидын секвестрлау актуаль мәсьәлә булып тора. Табигатьтә углерод диоксидын үзләштерү миллионлаган еллар дәвамында бара, ләкин аның көче антропоген чыгаруларны компенсацияләү өчен җитәрлек түгел.
Макс Планк исемендәге Җир Микробиологиясе Институтыннан Тобиас Эрб җитәкчелегендәге тикшеренүчеләр углекислый газны фиксацияләүнең яңа ысулларын эшләү өчен табигый кораллар кулланалар. Хәзер алар ясалма фотосинтезда арадаш матдә булган, югары реактив формальдегидны формальдегид кислотасыннан җитештерә торган ясалма метаболик юл эшләүдә уңышка ирештеләр. Формальдегид башка кыйммәтле матдәләрне токсик йогынты ясамыйча барлыкка китерү өчен берничә метаболик юлларга турыдан-туры керә ала. Табигый процесстагы кебек, ике төп ингредиент кирәк: энергия һәм углерод. Беренчесен туры кояш нурлары гына түгел, ә электр энергиясе дә тәэмин итә ала - мәсәлән, кояш модульләре.
Кыйммәтләр чылбырында углерод чыганаклары үзгәрүчән. Углерод диоксиды монда бердәнбер вариант түгел, без барлык аерым углерод кушылмалары (C1 төзелеш материаллары) турында сүз бара: углерод монооксиды, кумурска кислотасы, формальдегид, метанол һәм метан. Ләкин бу матдәләрнең барысы да диярлек тере организмнар өчен дә (углерод монооксиды, формальдегид, метанол) һәм планета өчен дә (парник газы буларак метан) бик агулы. Күп кенә микроорганизмнар кумурска кислотасы төп формага кадәр нейтральләштерелгәннән соң гына аның югары концентрациясенә түзә ала.
"Кумыртка кислотасы - бик өметле углерод чыганагы", - дип ассызыклый тикшеренүнең беренче авторы Марен Наттерманн. "Ләкин аны in vitro формальдегидка әйләндерү бик күп энергия таләп итә." Чөнки формат, формат тозы, формальдегидка җиңел әйләнми. "Бу ике молекула арасында җитди химик киртә бар, һәм без чын реакцияне башлап җибәрер алдыннан, аны биохимик энергия - АТФ ярдәмендә җиңәргә тиеш."
Тикшеренүчеләрнең максаты - экономиялерәк юл табу иде. Ни дисәң дә, углеродны метаболизмга кертү өчен энергия азрак булган саен, үсешне яки җитештерүне стимуллаштыру өчен күбрәк энергия кулланырга мөмкин. Ләкин табигатьтә мондый юл юк. "Күп функцияле гибрид ферментларны ачу бераз иҗат таләп итте", - ди Тобиас Эрб. "Ләкин кандидат ферментларны ачу - бары тик башлангыч кына. Без бергә санап була торган реакцияләр турында сөйләшәбез, чөнки алар бик әкрен - кайбер очракларда һәр фермент өчен секундына бердән дә кимрәк реакция була. Табигый реакцияләр мең тапкыр тизрәк бара ала." Монда синтетик биохимия ярдәмгә килә, ди Марен Наттерманн: "Әгәр сез ферментның структурасын һәм механизмын белсәгез, кая комачауларга кирәклеген беләсез. Бу зур файда китерде."
Ферментларны оптимальләштерү берничә ысулны үз эченә ала: махсуслаштырылган төзелеш блоклары алмашу, очраклы мутацияләр генерациясе һәм сыйдырышлык сайлау. "Формат та, формальдегид та бик уңайлы, чөнки алар күзәнәк тышчаларына үтеп керә ала. Без күзәнәк культурасы мохитенә формат өсти алабыз, ул берничә сәгатьтән соң формальдегидны токсик булмаган сары буяуга әйләндерә торган фермент җитештерә", - диде Марен. Наттерманн аңлатты.
Мондый кыска вакыт эчендә нәтиҗәләргә югары җитештерүчәнлекле ысуллар кулланылмаса ирешеп булмас иде. Моның өчен тикшеренүчеләр Германиянең Эсслинген шәһәрендәге Festo сәнәгать партнеры белән хезмәттәшлек иттеләр. "Якынча 4000 вариациядән соң, без уңышны дүрт тапкыр арттырдык", - ди Марен Наттерманн. "Шулай итеп, без биотехнологиянең микроб эше булган E. coli микроорганизмы моделен үстерү өчен нигез булдырдык, ул формик кислотада. Ләкин, хәзерге вакытта безнең күзәнәкләр формальдегид кына җитештерә ала һәм алга таба трансформацияләнә алмый."
Үсемлекләр Молекуляр Физиологиясе Институтыннан хезмәттәше Себастьян Винк белән берлектә. Макс Планк тикшеренүчеләре хәзерге вакытта арадаш матдәләрне алып, аларны үзәк метаболизмга кертә алырлык штамм эшлиләр. Шул ук вакытта, команда Химик Энергияне Үзгәртү Институтындагы эшче төркем белән берлектә углекислый газны кумурска кислотасына электрохимик әйләндерү буенча тикшеренүләр үткәрә. Макс Планк Вальтер Лейтнер җитәкчелегендәге. Озак вакытлы максат - электробиохимик процесслар белән җитештерелгән углекислый газдан инсулин яки биодизель кебек продуктларга кадәр "бер үлчәмдә туры килә торган платформа".
Сылтама: Марен Наттерманн, Себастьян Венк, Паскаль Пфистер, Хай Хе, Сын Хванг Ли, Витольд Шимански, Нильс Гунтерманн, Файинг Чжу “Фосфатка бәйле форматны формальдегидка in vitro һәм in vivo әйләндерү өчен яңа каскад эшләү”, Леннарт Никель., Шарлотта Валлнер, Ян Зарзицки, Николь Пачия, Нина Гайсерт, Джанкарло Франсио, Вальтер Лейтнер, Рамон Гонсалес һәм Тобиас Дж. Эрб, 2023 елның 9 мае, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
SciTechDaily: 1998 елдан бирле иң яхшы техник яңалыклар йорты. Соңгы техник яңалыклардан электрон почта яки социаль медиа аша хәбәрдар булып торыгыз. > Бушлай язылу белән электрон почта дайджесты
Колд-Спринг-Харбор лабораторияләре тикшеренүчеләре РНК сплайсингын көйләүче SRSF1 аксымының ашказаны асты бизендә югарырак көйләнүен ачыкладылар.