Новые инженерные стратегии метаболизм для эффективного использования сахара микробами улучшает биопродукции из полимерного сырья

Исследовательская группа, состоящая из докторант Фудзивара Риосуке, доцент Цутому Танака (как Кобе университет, Высшая инженерная школа) и научный сотрудник нода Шухеи (РИКЕН Центра по устойчивой ресурсной науки), удалось повысить выход целевых химических производств из биомассы. Они добились этого за счет метаболически инженерии бактерий, которые используются в биопродукции, так что он будет использовать различные виды сахара всасывается из биомассы для отдельных целей.

Есть несколько проблем, возникающих при использовании микробов для получения целевых химических веществ; если микробы использовать источники углерода (сахара) для своих животных, цель уменьшается, химическое производство. С другой стороны, подавить размножение микробов приводит к ослаблению, в результате чего общий спад производства. Чтобы попытаться решить эту проблему, исследовательская группа разработала новую стратегию называемых параллельных метаболических реакций (организованно), что позволяет им контролировать как целевую химического производства и распространения микроба. Они использовали этот подход для изменения бактерий E. coli для того чтобы успешно увеличить производство нейлона прекурсоров muconic кислоты.

Если появляется возможность использовать выбранный источник углерода исключительно для целевой химической продукции и использовать остальные источники для размножения микробов, это приведет к большому прогрессу в производстве ароматических соединений и сырье для медицинской и химической продукции.

Результаты этого исследования были впервые опубликованы в характере связи на 14 января.

Основные моменты

• Разработка стратегии организованно, что позволяет использование сахаров для размножения микробов и целевых химических производств самостоятельно контролировать. Используя этот подход, исследовательская группа успешно повысил доходность muconic кислоты (целевой химической).
• Организованно могут быть применены для производства различных видов сырья, таких как ароматические соединения и дикарбоновых кислот, используемых в химической продукции и лекарственных средств.
• Ожидается, повысить эффективность использования сырья, например, биомассы, которые содержат множество сахара.

Исследования Фон

Мы будем полагаться на ископаемые виды топлива в качестве сырья для производства различных продуктов. Однако, производству нефтепродуктов, полученных соединений увеличивает количество атмосферного СО2, вызывает множество экологических проблем, таких как глобальное потепление.

Следовательно, существует потребность в разработке технологий завода (*1), который предусматривает использование микроорганизмов для получения химических соединений из естественно обильное возобновляемых ресурсов, таких как дерево и растений. Биомасса-производные продукты имеют то преимущество, что нейтральный углерод (*2); они не увеличивают количество CO2 в атмосфере. Можно надеяться, что использование биомассы для производства различных полезных соединений может служить основой для низкоуглеродного общества, уменьшение количества выбросов CO2 в атмосферу.

Muconic кислота-это полезное химическое вещество, которое может быть легко преобразован в адипиновая кислота, ингредиент в производстве нейлона. Он также используется в качестве сырья в производстве различных медицинских и химических продуктов. Однако, в настоящее время химически синтезируется из нефтяных ресурсов. Можно надеяться, что метод ферментации могут быть разработаны с использованием микробов и возобновляемых растительных ресурсов с более мягкими условиями реакции и меньшее количество побочных продуктов.

Однако существуют проблемы с использованием микроорганизмов для получения целевых химических веществ из биомассы. Есть много случаев, где даже микробы используют биомассу, они размножаются вместо того, чтобы производить целевое химическое. Однако, изменение метаболизма, чтобы предотвратить микробы от увеличения приводит к их ослаблению, это означает, что цель химические вещества не могут быть синтезированы. Баланс между самостоятельной распространения микробов и целевой химической продукции является большой проблемой.

Чтобы решить эту дилемму, исследовательская группа разработала новый метод, называемый параллельный метаболических реакций (организованно), в котором они отделены использования сахара от распространения микробов и целевой химической продукции, что позволяет им контролировать каждый процесс самостоятельно.

Исследование Содержимого

Лигноцеллюлозных биомассы, которая не конкурирует с мировыми поставками продовольствия, состоит из глюкозы и сахаров ксилозы. Исследовательская группа разработала стратегию обмена веществ, которые участвуют изменяя бактерии E. coli так, что он будет использовать глюкозу для целевых химических производств и ксилозы для размножения микробов.

В обычных микробов, глюкозы и ксилозы использовать тот же метаболический путь и как использовать для роста микробов и целевых химических производств. Это уменьшает количество целевых химических синтезированных потому что микроорганизмы поглощают сахар для создания и поддержания элементов и энергию, которые они требуют, чтобы жить.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа разработала новую стратегию под названием организованно. Разделение метаболического пути микробов позволяет каждому сахаром использоваться самостоятельно со всеми глюкозы используется для целевого химического производства и ксилоза используется для размножения микробов и техническое обслуживание. Это позволило больший выход целевого химического производится, потому что никто из глюкозы используется для роста микробов.

Эта исследовательская группа представила метаболический путь модифицированной E. coli для синтеза muconic кислоты. Модифицированные бактерии E. coli использовали глюкозу и ксилозу, ведущих к производству целевого химического вещества. Исследователи преуспели в производстве 4.26 г/л muconic кислоты с выходом 0,31 г/г-глюкозы. Это считается самая высокая урожайность в мире, что доказывает эффективность стратегии организованно.

Впоследствии, исследователи исследовали, может ли стратегия организованно могут быть применены для производства целевых химических веществ, других, чем muconic кислоты. В результате они успешно ростом производства важнейших аминокислот и ароматических соединений фенилаланина, и в 1,2 — пропандиол, который используется в качестве добавки в лекарства и продукты питания. Эти результаты показали, что организованно-это универсальная техника, которая может быть эффективно использована для производства различных соединений.

Дальнейшее Развитие Событий

Ожидается, что техника организованно, разработанная в этом исследовании могут быть применены для увеличения производства широкого спектра сырьевых материалов, таких как ароматические соединения и дикарбоновых кислот, используемых в медицинской и химической продукции. Кроме того, эта стратегия изменения метаболизма бактерий позволит биомассы, содержащей несколько сахаров, которые могут быть более эффективно использованы.

Примечания

*1 технологии завода эти технологии, позволяющие производить биотопливо, биопластик и ингредиенты, наркотиков и т. д. использование возобновляемых ресурсов биомассы.

*2 углеродно-нейтральным понятием, чтобы сохранить количество CO2 в атмосфере постоянной выбросов углерода с удалением углерода, или устранение выбросов углерода в целом. Использование биомассы вместо ископаемого топлива является примером нейтрального углерода процесс.

сделать разницу: спонсорские возможности