Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Øker biogasolinproduksjonen i mikrober

Anonim

I den pågående innsatsen for å utvikle avanserte biobrenselstoffer som en ren, grønn og bærekraftig kilde til flytende transportbrensel, har forskere ved det amerikanske departementet for energi (DOE) Joint BioEnergy Institute (JBEI) identifisert mikrobielle gener som kan forbedre både toleranse og produksjon av biogasolin i konstruerte stammer av Escherichia coli.

annonse


Aindrila Mukhopadhyay, en kjemiker som leder vertsingeniørprogrammet for JBEIs brenselsyntesefdeling, ledet en studie hvor transskriptomiske data og en syntetisk metabolisk vei ble brukt til å identifisere flere gener som ikke bare forbedrer toleransen, men også produksjon av isopentenol i E. coli . Isopentenol er en fem-karbonalkohol som er en svært lovende kandidat for biogasolin, men som andre kortkjedede alkoholer, er giftig for E. coli på kommersielle nivåer av brenselproduksjon.

"Vår studie viser at mikrobiell toleranse-teknologi ved hjelp av transcriptomics data kan brukes til å identifisere målgener som forbedrer drivstoffproduksjonen, " sier Mukhopadhyay, som også har en avtale med Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) 's Physical Biosciences Division. "Våre mål inkluderer en regulator for aminosyrebiosyntese, og et ABC-transportørprotein, den første innfødte transportøren som forbedrer toleransen til en kortkjedet alkohol."

Mukhopadhyay er den tilsvarende forfatteren av et papir som beskriver denne studien i tidsskriftet mBio med tittelen "Forbedring av mikrobiell biobasinproduksjon i Escherichia coli ved bruk av toleranse-teknikk." Medforfattere er Heather Jensen, Jee Loon Foo, Robert Dahl, Kevin George, Jay Keasling, Taek Soon Lee og Susanna Leong.

Prisen på bensin og andre petroleumsbrensler kan falle for øyeblikket, men atmosfæriske karbonkonsentrasjoner fortsetter å stige. Et høyt forutsatt karbonnøytral alternativ til petroleumsbrensel er den mikrobielle produksjonen av avanserte biobrenselstoffer fra cellulosebiomassen av flerårige gress og andre ikke-matplanter, samt fra landbruksavfall. Imidlertid gir toksisiteten til mikrober av mange av de beste kandidatforbindelsene for avanserte biobrensel en "produksjon versus overlevelse" -konundrum.

"For at mikrobiell biodrivstoffproduksjon skal være kostnadseffektiv, må utbyttene overstige innfødte mikrobielle toleransnivåer, noe som nødvendiggjør utvikling av løsningsmiddeltolerante mikrobielle stammer, sier Mukhopadhyay. "Parallelt med forbedret toleranse er det også viktig at vi forbedrer produksjonen."

Overekspresjonen av E. coli-gener som viser toleranse for isopentenol økte produksjonen av denne ledende biogasolin-kandidat i en produksjonsstamme av mikrober.

For dette formål brukte Mukhopadhyay og hennes gruppe i denne nye studien transkriptomiske data - en måling av differensial ekspresjon av genutskrifter i et gitt genom - for å identifisere 40 E. coli- gener som viste økning når de ble eksponert for eksternt tilsatt isopentenol. Disse generene ble deretter overuttrykt i E. coli for å evaluere deres potensial for å forbedre isopentenoltoleranse. Gener som tillater isopentenoltoleranse ble deretter co-uttrykt individuelt med en isopentenolproduksjon metabolisk vei i E.coli for å avgjøre hvilken som vil øke produktiviteten også.

MetR, metioninbiosyntese-regulatoren, forbedret titeren for isopentenolproduksjon med 55 prosent, sier Mukhopadhyay. "MdlB, ABC-transportøren, lette en forbedring på 12 prosent av isopentenolproduksjonen."

Mukhopadhyay og hennes gruppe er spesielt ivrige etter å undersøke MdlB-transportøren, som de tror, ​​som det første innfødte transportgenet som viste seg å forbedre produksjonen av en kortkjedet alkohol, vil gi en verdifull ny avenue for vertsingeniør i biogasolinproduksjon.

"Det kritiske punktet er at du må først identifisere gener som kan tjene som tekniske mål, og deretter teste dem for å finne hvilke som fungerer best, " sier Mukhopadhyay. "Nå som vi har identifisert MdlB som mål, skal vi undersøke det på en dybde for å se hvordan vi kan forbedre funksjonen og optimalisere bruken i en produksjonsmikro."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av DOE / Lawrence Berkeley National Laboratory . Opprinnelig skrevet av Lynn Yarris. Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.