ΓΟΝΙΔΙΟ ΜΟΝΟ ΑΝΑΖΗΤΕΙ ΞΕΝΙΣΤΗ

Στον μικροοργανισμο “Clostridium thermocellum” ενα μοναδικο γονιδιο ελεγχει και καθοδηγει την ανοχη στην παραγωγη αιθανολης. Η διαπιστωση εγινε απο ερευνητες του ερευνητικου κεντρου BESC, στο Όουκ Ριτζ του Τεννεσή. Η χρηση του γονιδιου για μεταλλαξη του γονιδιωματος βιοενεργειακων φυτων, οπως η κραμβη, θα οδηγησει σε παραγωγη βιοαιθανολης σε υψηλοτερη συγκεντρωση και χαμηλοτερο κοστος. [Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτή την εικόνα.]
Αναπαρασταση της πρωτεινης, της οποιας η παραγωγη καθοδηγειται απο το ανωτερω γονιδιο
[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτόν το σύνδεσμο.]

[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτόν το σύνδεσμο.]

Eνας μικροοργανισμος στο γονιδιωμα του οποιου δυνατον να εμφυτευθει το ανωτερω γονιδιο ειναι το Clostridium cellulolyticum, ενα στην φυση απαντωμενο μικροβιο που αποσυνθετει την κυτταρινη φυτομαζων, ετσι ωστε να καταστει δυνατη η συνθεση ισοβουτανολης, (CH3)2CHCH2OH, απ' ευθειας απο την κυτταρινη.

[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτή την εικόνα.]
Αυτο ακριβως επετυχε για πρώτη φορά μια ομάδα με επικεφαλής τον James Liao του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Άνχελες, χρησιμοποιώντας "ολοκληρωμενη επεξεργασια φυτομαζας" (CBP). Το έργο της ομάδας, που εδημοσιεύθη online στο τευχος "Εφηρμοσμένη και Περιβαλλοντική Μικροβιολογία", προοιωνιζεται πολυ μεγαλη εξοικονόμηση κόστους επεξεργασίας και χρόνου, επιπλεον του γεγονοτος οτι η ισοβουτανόλη είναι υψηλοτέρας θερμικης αξιας καυσιμος αλκοόλη απο την αιθανόλη.
"Σε αντίθεση με την αιθανόλη, η ισοβουτανόλη δυνατον να αναμειχθεί σε οποιαδήποτε αναλογία με την βενζίνη και θα εξαλείψει την ανάγκη για ειδική υποδομή σε δεξαμενές ή οχήματα», εδήλωσε ο Liao, καθηγητής και αντιπρόεδρος του Τμηματος Χημικών Μηχανικών και Βιομοριακης Μηχανικης στην Σχολή Μηχανικής και Εφηρμοσμένης Επιστήμης Henry Samueli του UCLA. "Επιπλέον, είναι δυνατή η χρήση ισοβουτανόλης αμέσως στους υπαρχοντες κινητήρες χωρίς τροποποίηση."
Σε σύγκριση με την αιθανόλη, ανώτερες αλκοόλες, όπως η ισοβουτανόλη είναι καλλίτεροι υποψήφιοι για αντικατάσταση της βενζίνης, επειδή έχουν ενεργειακή πυκνότητα, αριθμο οκτανίων και πιεση ατμών Reid - ενα μέτρον πτητικότητας - που είναι πολύ πλησιέστερα της βενζίνης, εδήλωσε ο Liao.
Παρ' όλο που οι φυτομάζες κυτταρίνης, όπως μίσχοι αραβοσιτου και switchgrass είναι άφθονες και φθηνές, είναι πολύ πιο δύσκολο να χρησιμοποιηθούν από τους κορμους αραβοσιτου και ζαχαροκάλαμου. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις φυσικές άμυνες του φυτού κατα της χημικής του αποσυνθέσεως.
Η εως τωρα παραγωγή βιοκαυσίμων περιλαμβάνει διάφορα βήματα - προεπεξεργασίας, επεξεργασίας των ενζύμων και ζύμωση - γεγονος που προσθέτει στην πολυπλοκότητα, και είναι πιο δαπανηρή από ό,τι μια μέθοδος που συνδυάζει την αξιοποίηση της φυτομάζας και την ζύμωση των σακχάρων σε βιοκαύσιμο σε μια ενιαία διαδικασία.
Για να γίνει η μετατροπή δυνατή, ο Liao και oi μεταδιδακτορικοί ερευνητές Wendy Higashide του UCLA και Yongchao Li και Yunfeng Yang του Oak Ridge National Laboratory έπρεπε να αναπτύξουν ένα στέλεχος του Clostridium cellulolyticum, ενός απαντωμενου στην φυση βακτηριδιου που αποσυνθετει την κυτταρίνη, ωστε να ειναι ικανό να συνθέσει ισοβουτανόλη απευθείας από την κυτταρίνη. «Το έργο αυτό βασίζεται σε προηγούμενες εργασίες μας στο UCLA για την δημιουργία ενός συνθετικού τροπου για την παραγωγή ισοβουτανόλης," εδήλωσε ο Liao.
Ενώ μερικα στελέχη του Clostridium cellulolyticum παράγουν βουτανόλη, οι οργανισμοί αυτοί συνήθως δεν καταβροχθιζουν την κυτταρίνη άμεσα. Άλλα είδη Clostridium cellulolyticum καταβροχθιζουν την κυτταρίνη, αλλά δεν παράγουν βουτανόλη. Κανενα στελεχος δεν παραγει ισοβουτανόλη, ένα ισομερές της βουτανόλης.«Στην φύση, δεν έχουν εντοπισθεί μικροοργανισμοί που διαθέτουν όλα τα αναγκαία χαρακτηριστικά που απαιτούνται απο ενα ιδανικό στέλεχος για τον βιομετασχηματισμό φυτομαζας κατα ενιαίο και ολοκληρωτικο τροπο, οπότε αναγνωρίσαμε ότι έπρεπε να κατασκευασθει γενετικώς ένα στέλεχος για τον σκοπό αυτό», είπε ο Li.
Αν και υπήρχαν πολλά πιθανα υποψήφια βακτηριδια, η ερευνητική ομάδα επέλεξε τελικά το Clostridium cellulolyticum, το οποίο είχε αρχικως απομονωθει από σάπιο γρασίδι. Οι ερευνητές παρετήρησαν ότι η στρατηγική τους εκμεταλλεύεται την φυσικη κυτταρινολυτική δραστηριότητα του ξενιστή και την ικανοτητα του βιοσυνθεσεως αμινοξεων, ενω εκτρέπει ενδιάμεσα προϊόντα της βιοσυνθέσεως ωστε να παράγει αλκοόλες ανώτερες της αιθανόλης.

Παράθεση :

doi:10.1128/AEM.02454-10

Οι μικροοργανισμοι που χρησιμοποιουνται κατα πλειοψηφιαν εως τωρα στην συνθεση βιοκαυσιμων ισοβουτανολης και αιθανολης δεν ειναι τα ανω βακτηρια Clostridium cellulolyticum, αλλα οι μυκητες Saccharomyces cerevisiae, που ειναι γνωστοι στους οινοποιους και στις οινολογους. Αυτοι μετατρεπουν τα σακχαρα σε αλκοολες. Στην διαδικασια αυτην, οταν οι συγκεντρωσεις των αλκοολων αυξανουν αρκετα, αυτες γινονται τοξικες και φονευουν τους μυκητες. Ερευνητες του Πανεπιστημιου του Ιλλινόι στην Ουρμπανα ανιχνευσαν 4 γονιδια του ανωτερω μυκητα, που οταν υπερεκφραζονται στο γονιδιωμα του επιτυγχανουν μεγαλη ανοχη στην παρουσια των παραγομενων αλκοολων. Αυτα ειναι τα MSN2, DOG1, HAL1, και INO1. Ως δοκιμη της αποτελεσματικοτητας του σχεδιασμου, οι ερευνητες συνεκριναν την δραστηριοτητα του συνηθους στελεχους του μυκητα με το σχεδιασμενο κατα παραγγελιαν στελεχος, στου οποιου το γονιδιωμα τα ανωτερω 4 γονιδια ειναι υπερεκφραζομενα. Ετοποθετησαν τα στελεχη σε συγκεντρωσεις που περιεχουν γλυκοζη 10%, αιθανολη 5% και ισοβουτανολη 1%. Καθε ενα και ολα τα γονιδια απεδωσαν υψηλοτερες αποδοσεις και παραγωγη αιθανολης, το στελεχος ομως το φερον το γονιδιο INO1 απεδωσε 70% μεγαλυτερο ογκο αιθανολης και 340% μεγαλυτερη ανοχη σε αυτην, σε συγκριση με το συνηθες στελεχος. Οι λειτουργιες των 4 γονιδιων ειναι πολυσχιδεις και ασχετες μεταξυ τους, αρα συνεπαγεται οτι το αποτελεσμα της μεγαλης ανοχης ειναι συνδυασμος πολλων γενετικων αλληλεπιδρασεων στον μυκητα.
[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτόν το σύνδεσμο.]

» ΦΩΤΟΝΙΟ ΜΟΝΟ ΑΝΑΖΗΤΕΙ ΟΡΙΑ
» BOULE Το γονιδιο παραγωγης σπερματος
» Μόνο τα εφημερεύοντα φαρμακεία την Τρίτη