작은 미생물은 녹색 생물 제조에 큰 이점을 가져올 수 있습니다.

Lawrence Berkeley National Laboratory(Berkeley Lab)와 UC Berkeley가 이끄는 연구팀은 박테리아를 조작하여 지속 가능한 생화학 물질에 대한 강력한 경로를 제공할 수 있는 자연에 새로운 탄소 제품을 생산했습니다.

최근 저널에 발표된 진보 자연 — 박테리아를 사용하여 천연 효소 반응을 “카르벤 전이 반응”이라고 하는 새로운 자연 반응과 결합합니다. 이 작업은 또한 일반적으로 화석 연료에 의존하는 화학 제조 공정에 대한 지속 가능한 대안을 제공하기 때문에 언젠가는 산업 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

“이 논문에서 우리가 보여준 것은 박테리아 세포 내부에서 천연 효소에서 카르벤에 이르기까지 이 반응에서 모든 것을 합성할 수 있다는 것입니다. 설탕만 추가하면 나머지는 세포가 알아서 합니다.”라고 Jay Keasling은 말했습니다. 연구의 수석 연구원이자 Department of Energy’s Joint BioEnergy Institute(JBEI)의 CEO입니다.

카르벤은 반응성이 매우 높은 탄소 기반 화학 물질로 다양한 유형의 반응에 사용할 수 있습니다. 수십 년 동안 과학자들은 연료 및 화학 물질 제조, 약물 발견 및 합성에 카르벤 반응을 사용하기를 원했습니다.

그러나 이러한 카르벤 공정은 시험관을 통해 소량으로만 수행할 수 있었고 반응을 유도하기 위해 값비싼 화학 물질이 필요했습니다.

새로운 연구에서 연구원들은 고가의 화학 반응물을 변형된 박테리아 균주에 의해 생산될 수 있는 천연 제품으로 대체했습니다. 연쇄상구균. 박테리아는 당을 사용하여 세포 대사를 통해 화학 제품을 생산하기 때문에 “이 작업을 통해 화학 합성에 일반적으로 사용되는 독성 용매나 독성 가스 없이 카르벤 화학을 수행할 수 있습니다. 랩. “이 생물학적 과정은 오늘날 화학 물질이 합성되는 방식보다 훨씬 더 환경 친화적입니다.”라고 Huang은 말했습니다.

JBEI에서 실험하는 동안 연구원들은 당을 대사하고 카르벤 전구체와 알켄 기질로 전환시키는 조작된 박테리아를 관찰했습니다. 이 박테리아는 또한 이러한 화학 물질을 사용하여 새로운 생물 활성 화합물과 고급 바이오 연료의 지속 가능한 생산에 잠재적으로 사용될 수 있는 고에너지 분자인 사이클로프로판을 생산하는 진화된 P450 효소를 발현했습니다. Keasling은 “우리는 이제 박테리아 세포 내에서 이러한 흥미로운 반응을 수행할 수 있습니다. 세포는 모든 시약과 보조 인자를 생산하므로 대량 생산을 위해 이 반응을 매우 큰 규모로 확장할 수 있음을 의미합니다.”라고 말했습니다.

화학 물질을 합성하기 위해 박테리아를 모집하는 것도 탄소 배출량을 줄이는 데 필수적인 역할을 할 수 있다고 Huang은 말했습니다. 버클리 연구소의 다른 연구원들에 따르면, 온실 가스 배출량의 거의 50%가 화학 물질, 철강 및 시멘트 생산에서 발생합니다. 지구 온난화를 산업화 이전 수준보다 섭씨 1.5도로 제한하려면 2030년까지 온실 가스 배출량을 절반으로 줄여야 한다고 기후 변화에 관한 정부 간 패널(Intergovernmental Panel on Climate Change)의 최근 보고서에서 밝혔습니다.

Huang은 이 완전히 통합된 시스템이 많은 수의 카르벤 공여체 분자와 알켄 기질에 대해 구상될 수 있지만 아직 상용화할 준비가 되지 않았다고 말했습니다.

“모든 새로운 발전을 위해 누군가는 첫 걸음을 내딛어야 합니다. 그리고 과학에서는 성공하기까지 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 하지만 계속 노력해야 합니다. 우리는 포기할 여유가 없습니다. 우리의 연구가 다른 사람들에게 영감을 주기를 바랍니다. 더 친환경적이고 지속 가능한 바이오제조 솔루션을 계속 모색할 것입니다.”라고 Huang은 말했습니다.

이 작업은 DOE 과학 사무소와 DOE 생물 및 환경 연구 사무소의 지원을 받았습니다. National Science Foundation에서 추가 지원을 제공했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230508114008.htm