Форматты көмүртек-нейтралдуу биоэкономиканын негизи катары кароого болот, ал CO2ден (электрохимиялык) ыкмаларды колдонуу менен өндүрүлүп, ферменттик каскаддарды же инженердик микроорганизмдерди колдонуу менен кошумча нарк продуктуларына айландырылат. Синтетикалык форматты ассимиляциялоону кеңейтүүдөгү маанилүү кадам - ​​бул жерде сары түстүн өзгөрүшү катары көрүнгөн формальдегиддин термодинамикалык жактан татаал калыбына келиши. Автордук укук: Жер үстүндөгү микробиология институту Макс Планк/Гейзель.
Макс Планк институтунун окумуштуулары кумурска кислотасынын жардамы менен көмүр кычкыл газын формальдегидге айландыруучу синтетикалык зат алмашуу жолун түзүштү, бул баалуу материалдарды өндүрүүнүн көмүртек-нейтралдуу жолун сунуштайт.
Көмүр кычкыл газын фиксациялоонун жаңы анаболикалык жолдору атмосферадагы көмүр кычкыл газынын деңгээлин төмөндөтүүгө гана жардам бербестен, фармацевтикалык каражаттардын жана активдүү ингредиенттердин салттуу химиялык өндүрүшүн көмүртек-нейтралдуу биологиялык процесстер менен алмаштыра алат. Жаңы изилдөөлөр кумурска кислотасын көмүр кычкыл газын биохимиялык өнөр жай үчүн баалуу материалга айландыруу үчүн колдонууга боло турган процессти көрсөтөт.
Парник газдарынын эмиссиясынын өсүшүн эске алганда, ири эмиссия булактарынан көмүртекти секвестрлөө же көмүр кычкыл газын секвестрлөө актуалдуу маселе болуп саналат. Жаратылышта көмүр кычкыл газынын ассимиляциясы миллиондогон жылдардан бери жүрүп келет, бирок анын күчү антропогендик эмиссияларды компенсациялоого жетиштүү эмес.
Жердеги микробиология институтунун Тобиас Эрб жетектеген изилдөөчүлөрү. Макс Планк көмүр кычкыл газын фиксациялоонун жаңы ыкмаларын иштеп чыгуу үчүн табигый куралдарды колдонушат. Алар азыр жасалма фотосинтездеги мүмкүн болгон ортомчу болгон кумурска кислотасынан жогорку реактивдүү формальдегидди өндүргөн жасалма зат алмашуу жолун иштеп чыгууда ийгиликке жетишти. Формальдегид эч кандай уулуу таасири жок башка баалуу заттарды пайда кылуу үчүн бир нече зат алмашуу жолдоруна түздөн-түз кире алат. Табигый процесстегидей эле, эки негизги ингредиент талап кылынат: энергия жана көмүртек. Биринчиси түз күн нуру менен гана эмес, электр энергиясы менен да камсыз болушу мүмкүн - мисалы, күн модулдары.
Баалуулук чынжырында көмүртек булактары ар кандай болот. Бул жерде көмүр кычкыл газы гана эмес, биз бардык жеке көмүртек кошулмалары (C1 курулуш материалдары) жөнүндө сөз кылып жатабыз: көмүртек кычкылы, кумурска кислотасы, формальдегид, метанол жана метан. Бирок, бул заттардын дээрлик бардыгы тирүү организмдер үчүн да (көмүртек кычкылы, формальдегид, метанол) жана планета үчүн да (парник газы катары метан) өтө уулуу. Кумурска кислотасы негизги формага чейин нейтралдаштырылгандан кийин гана көптөгөн микроорганизмдер анын жогорку концентрациясына чыдай алышат.
«Кумурска кислотасы көмүртектин абдан келечектүү булагы болуп саналат», - деп баса белгилейт изилдөөнүн биринчи автору Марен Наттерманн. «Бирок аны in vitro шартында формальдегидге айландыруу абдан энергияны көп талап кылат». Себеби, форматтын тузу болгон формат формальдегидге оңой менен айланбайт. «Бул эки молекуланын ортосунда олуттуу химиялык тоскоолдук бар жана биз чыныгы реакцияны жүргүзө электе, аны биохимиялык энергиянын - АТФтин жардамы менен жеңишибиз керек».
Изилдөөчүлөрдүн максаты үнөмдүү жолду табуу болгон. Кантсе да, көмүртекти зат алмашууга киргизүү үчүн канчалык аз энергия талап кылынса, өсүштү же өндүрүштү стимулдаштыруу үчүн ошончолук көп энергия колдонулушу мүмкүн. Бирок жаратылышта мындай жол жок. "Бир нече функциялары бар гибриддик ферменттерди ачуу бир аз чыгармачылыкты талап кылды", - дейт Тобиас Эрб. "Бирок, талапкер ферменттерди ачуу башталышы гана. Биз чогуу эсептей турган реакциялар жөнүндө сөз кылып жатабыз, анткени алар абдан жай - кээ бир учурларда, ар бир фермент үчүн секундасына бирден аз реакция болот. Табигый реакциялар миң эсе тезирээк жүрүшү мүмкүн". Бул жерде синтетикалык биохимия жардамга келет, дейт Марен Наттерманн: "Эгер сиз ферменттин түзүлүшүн жана механизмин билсеңиз, анда кайда кийлигишүү керектигин билесиз. Бул чоң пайда алып келди".
Ферменттерди оптималдаштыруу бир нече ыкмаларды камтыйт: атайын курулуш материалдарын алмашуу, кокустук мутацияларды пайда кылуу жана кубаттуулукту тандоо. "Формат да, формальдегид да абдан ылайыктуу, анткени алар клетка дубалдарына кире алышат. Биз клетка өстүрүүчү чөйрөгө форматты кошо алабыз, ал бир нече сааттан кийин пайда болгон формальдегидди уулуу эмес сары боёкко айландыруучу ферментти өндүрөт", - деди Марен. Наттерманн түшүндүрдү.
Мындай кыска мөөнөттө жогорку өндүрүмдүүлүктөгү ыкмаларды колдонбостон натыйжаларга жетүү мүмкүн болмок эмес. Бул үчүн изилдөөчүлөр Германиянын Эсслинген шаарындагы Festo өнөр жай өнөктөшү менен кызматташкан. "4000ге жакын вариациядан кийин биз түшүмдүүлүктү төрт эсе көбөйттүк", - дейт Марен Наттерманн. "Ошентип, биз биотехнологиянын микробдук жумушчу аты болгон E. coli үлгү микроорганизминин кумурска кислотасында өсүшүнө негиз түздүк. Бирок, учурда биздин клеткалар формальдегидди гана өндүрө алат жана андан ары трансформациялана албайт".
Өсүмдүктөрдүн Молекулярдык Физиологиясы Институтунун кызматташы Себастьян Винк менен биргеликте. Макс Планктын изилдөөчүлөрү учурда ортоңку продуктуларды алып, аларды борбордук метаболизмге киргизе турган штаммды иштеп чыгууда. Ошол эле учурда, команда Химиялык Энергияны Айландыруу Институтунун жумушчу тобу менен биргеликте көмүр кычкыл газын кумурска кислотасына электрохимиялык айландыруу боюнча изилдөө жүргүзүп жатат. Макс Планк Уолтер Лейтнердин жетекчилиги астында. Узак мөөнөттүү максат - электробиохимиялык процесстер менен өндүрүлгөн көмүр кычкыл газынан инсулин же биодизель сыяктуу продуктуларга чейин "баарына бирдей ылайыктуу платформа".
Шилтеме: Марен Наттерманн, Себастьян Венк, Паскаль Пфистер, Хай Хе, Сын Хванг Ли, Витольд Шимански, Нильс Гунтерманн, Файинг Жу “Фосфатка көз каранды форматты in vitro жана in vivo шарттарында формальдегидге айландыруу үчүн жаңы каскадды иштеп чыгуу”, Леннарт Никель., Шарлотта Уоллнер, Ян Зарзицки, Николь Пачия, Нина Гайсерт, Джанкарло Франсио, Уолтер Лейтнер, Рамон Гонсалес жана Тобиас Дж. Эрб, 2023-жылдын 9-майы, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
SciTechDaily: 1998-жылдан берки эң мыкты технологиялык жаңылыктардын мекени. Акыркы технологиялык жаңылыктардан электрондук почта же социалдык медиа аркылуу кабардар болуп туруңуз. > Акысыз жазылуу менен электрондук почта дайджести
Колд-Спринг-Харбор лабораториясынын изилдөөчүлөрү РНКнын сплайсингин жөнгө салуучу SRSF1 белокунун уйку безинде жогорулаганын аныкташкан.