Format, (elektro)kimyəvi metodlardan istifadə edərək CO2-dən istehsal olunan və fermentativ kaskadlar və ya mühəndislik mikroorqanizmləri istifadə edərək əlavə dəyər məhsullarına çevrilən karbon-neytral bioiqtisadiyyatın onurğa sütunu kimi qəbul edilə bilər. Sintetik formatın assimilyasiyasını genişləndirməkdə mühüm addım, burada sarı rəng dəyişikliyi kimi görünən formaldehidin termodinamik cəhətdən mürəkkəb şəkildə reduksiyasıdır. Kredit: Yerüstü Mikrobiologiya İnstitutu Maks Plank/Geysel.
Maks Plank İnstitutunun alimləri karbon qazını formik turşunun köməyi ilə formaldehidə çevirən sintetik metabolik yol yaratdılar və bu da qiymətli materiallar istehsal etmək üçün karbon-neytral bir yol təqdim etdi.
Karbon qazının fiksasiyası üçün yeni anabolik yollar atmosferdəki karbon qazı səviyyəsini azaltmağa kömək etməklə yanaşı, həm də dərman və aktiv maddələrin ənənəvi kimyəvi istehsalını karbon-neytral bioloji proseslərlə əvəz edə bilər. Yeni tədqiqatlar, qarışqa turşusunun karbon qazını biokimyəvi sənaye üçün dəyərli bir materiala çevirmək üçün istifadə edilə biləcəyi bir prosesi nümayiş etdirir.
İstixana qazı tullantılarının artması nəzərə alınmaqla, böyük emissiya mənbələrindən karbon sekvestrasiyası və ya karbon qazının sekvestrasiyası təcili məsələdir. Təbiətdə karbon qazının mənimsənilməsi milyonlarla ildir davam edir, lakin onun gücü antropogen emissiyaları kompensasiya etmək üçün kifayət deyil.
Yerüstü Mikrobiologiya İnstitutundan Tobias Erb-in rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar Maks Plank karbon qazını fiksasiya etmək üçün yeni üsullar hazırlamaq üçün təbii vasitələrdən istifadə edirlər. Onlar artıq süni fotosintezdə mümkün olan aralıq maddə olan qarışqa turşusundan yüksək reaktiv formaldehid istehsal edən süni metabolik yol inkişaf etdirməyə müvəffəq olublar. Formaldehid heç bir zəhərli təsir göstərmədən digər dəyərli maddələr əmələ gətirmək üçün birbaşa bir neçə metabolik yola daxil ola bilər. Təbii prosesdə olduğu kimi, iki əsas tərkib hissəsi tələb olunur: enerji və karbon. Birincisi, yalnız birbaşa günəş işığı ilə deyil, həm də elektrik enerjisi ilə təmin edilə bilər - məsələn, günəş modulları.
Dəyər zəncirində karbon mənbələri dəyişkəndir. Karbon qazı burada yeganə seçim deyil, söhbət bütün fərdi karbon birləşmələrindən (C1 struktur bloklarından) gedir: karbonmonoksit, qarışqa turşusu, formaldehid, metanol və metan. Lakin, demək olar ki, bu maddələrin hamısı həm canlı orqanizmlər (karbonmonoksit, formaldehid, metanol), həm də planet üçün (istixana qazı kimi metan) olduqca zəhərlidir. Yalnız qarışqa turşusu əsas formasına qədər neytrallaşdırıldıqdan sonra bir çox mikroorqanizmlər onun yüksək konsentrasiyalarına dözürlər.
Tədqiqatın ilk müəllifi Maren Nattermann vurğulayır ki, "Qarışqa turşusu çox perspektivli bir karbon mənbəyidir. Lakin onu in vitro formaldehidə çevirmək çox enerji tələb edir." Bunun səbəbi, formatın duzu olan formatın asanlıqla formaldehidə çevrilməməsidir. "Bu iki molekul arasında ciddi bir kimyəvi maneə var və real reaksiyanı həyata keçirməzdən əvvəl onu biokimyəvi enerjinin - ATF-in köməyi ilə aşmalıyıq."
Tədqiqatçıların məqsədi daha qənaətcil bir yol tapmaq idi. Axı, karbonu maddələr mübadiləsinə daxil etmək üçün nə qədər az enerji tələb olunursa, böyüməni və ya istehsalı stimullaşdırmaq üçün bir o qədər çox enerji istifadə edilə bilər. Lakin təbiətdə belə bir yol yoxdur. Tobias Erb deyir: “Çoxfunksiyalı hibrid fermentlərin kəşfi müəyyən yaradıcılıq tələb edirdi. Lakin namizəd fermentlərin kəşfi yalnız başlanğıcdır. Biz çox yavaş olduqları üçün birlikdə sayıla bilən reaksiyalardan danışırıq - bəzi hallarda hər ferment üçün saniyədə birdən az reaksiya olur. Təbii reaksiyalar min dəfə daha sürətli sürətlə davam edə bilər.” Maren Nattermann deyir ki, sintetik biokimya burada işə düşür: “Əgər bir fermentin quruluşunu və mexanizmini bilirsinizsə, hara müdaxilə edəcəyinizi bilirsiniz. Bunun böyük faydası olub.”
Ferment optimallaşdırması bir neçə yanaşmanı əhatə edir: ixtisaslaşmış tikinti bloku mübadiləsi, təsadüfi mutasiya generasiyası və tutum seçimi. “Həm format, həm də formaldehid hüceyrə divarlarına nüfuz edə bildikləri üçün çox uyğundur. Hüceyrə kulturası mühitinə format əlavə edə bilərik ki, bu da bir neçə saatdan sonra yaranan formaldehidi toksik olmayan sarı boyaya çevirən ferment istehsal edir”, - deyə Maren bildirib. Nattermann izah edib.
Yüksək məhsuldarlıqlı metodlardan istifadə edilmədən belə qısa müddətdə nəticələr əldə etmək mümkün olmazdı. Bunu etmək üçün tədqiqatçılar Almaniyanın Esslingen şəhərindəki sənaye tərəfdaşı Festo ilə əməkdaşlıq etdilər. Maren Nattermann deyir: “Təxminən 4000 variasiyadan sonra məhsuldarlığımızı dörd dəfə artırdıq. Beləliklə, biotexnologiyanın mikrob işçi atı olan model mikroorqanizm E. coli-nin qarışqa turşusu üzərində böyüməsi üçün əsas yaratdıq. Lakin, hazırda hüceyrələrimiz yalnız formaldehid istehsal edə bilir və daha da transformasiya edə bilmir.”
Bitki Molekulyar Fiziologiyası İnstitutundan əməkdaşı Sebastian Wink ilə əməkdaşlıq çərçivəsində Maks Plank tədqiqatçıları hazırda aralıq məhsulları götürüb mərkəzi metabolizmaya daxil edə bilən bir ştamm hazırlayırlar. Eyni zamanda, komanda Kimyəvi Enerji Çevrilməsi İnstitutundakı işçi qrupu ilə birlikdə karbon qazının qarışqa turşusuna elektrokimyəvi çevrilməsi ilə bağlı tədqiqatlar aparır. Maks Plank, Walter Leitnerin rəhbərliyi altında. Uzunmüddətli məqsəd elektrobiokimyəvi proseslər nəticəsində istehsal olunan karbon qazından insulin və ya biodizel kimi məhsullara qədər "hamıya uyğun bir platforma" yaratmaqdır.
İstinad: Maren Nattermann, Sebastian Wenk, Pascal Pfister, Hai He, Seung Hwang Lee, Witold Szymanski, Nils Guntermann, Faiying Zhu “Fosfatdan asılı formatın in vitro və in vivo formaldehidə çevrilməsi üçün yeni bir kaskadın hazırlanması”, Lennart Nickel., Charlotte Wallner, Jan Zarzycki, Nicole Pachia, Nina Gaisert, Giancarlo Francio, Walter Leitner, Ramon Gonzalez və Tobias J. Erb, 9 may 2023, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
SciTechDaily: 1998-ci ildən bəri ən yaxşı texnologiya xəbərlərinin evidir. Ən son texnologiya xəbərlərindən e-poçt və ya sosial media vasitəsilə xəbərdar olun. > Pulsuz abunə ilə e-poçt xülasəsi
Cold Spring Harbor Laboratories tədqiqatçıları, RNT splaysinqini tənzimləyən bir protein olan SRSF1-in mədəaltı vəzində yüksək səviyyədə tənzimləndiyini aşkar etdilər.