211service.com
Geny do wytwarzania paliw węglowodorowych
Wiele gatunków naturalnie wytwarza niewielkie ilości węglowodorów. Teraz badacze w startupie LS9 , z siedzibą w South San Francisco w Kalifornii, opisali geny i enzymy odpowiedzialne za produkcję alkanów, głównych składników paliw, takich jak olej napędowy . Wyniki, o których mowa w bieżącym numerze czasopisma Nauka pozwoliły naukowcom na inżynierię E coli bakterie, które mogą wydzielać węglowodory alkany, które mogą być spalane w silnikach wysokoprężnych.
Gen paliwa: Przedstawione tu sinice w naturalny sposób wytwarzają węglowodory, które można wykorzystać jako paliwo w silnikach wysokoprężnych. Naukowcy z LS9 zidentyfikowali teraz odpowiedzialne geny.
LS9 wcześniej informował o wykorzystaniu bakterii do produkcji paliwa węglowodorowego, ale po raz pierwszy naukowcy ujawnili, jak to zrobili. To pierwsza charakterystyka tych enzymów. Praktycznie nic nie było wiadomo o tym, jakie enzymy są odpowiedzialne i jak to robią, mówi Frances Arnold , profesor inżynierii chemicznej, bioinżynierii i biochemii w Caltech. Arnold nie był zaangażowany w prace nad LS9. Odkrycie otwiera zupełnie nowe możliwości, mówi. Te reakcje są bardzo interesujące. Natura stworzyła ich kilka wersji. Teraz w laboratorium możemy wykonać o wiele więcej wersji, aby Twoja wyobraźnia mogła oszaleć. Wszelkie zastosowania komercyjne, które Arnold i inni odkryją, będą jednak prawdopodobnie wymagać umowy licencyjnej z firmą LS9, która złożyła wniosek o patent na jego odkrycie.
Naukowcy z LS9 odkryli zaangażowane geny, porównując genomy 10 szczepów sinic (zwanych również niebiesko-zielonymi algami), które naturalnie wytwarzają alkany, z bardzo podobnym szczepem, który nie wytwarza alkanów. Zidentyfikowali 20 genów, które posiadały szczepy wytwarzające alkany, ale których brakowało w szczepie nie wytwarzającym alkanów. Od tego momentu naukowcy zawęzili możliwości, dopóki nie zidentyfikowali genów i enzymów niezbędnych do produkcji alkanów. Potwierdzili swoje odkrycie, włączając geny do E coli i pomiar alkanów, które bakterie następnie wytworzyły. Bakterie wydzielają alkany, które można łatwo zebrać i wykorzystać jako paliwo.
Organizmy wytwarzają alkany w złożonym procesie, który wytwarza kwasy tłuszczowe z dwutlenku węgla lub cukrów. Kwasy tłuszczowe są następnie przekształcane przez organizmy w aldehyd, który zawiera atom węgla związany z atomem tlenu (razem tworzą tak zwaną grupę karbonylową). Enzym dekarbonylaza aldehydowa pomaga usunąć tę grupę, tworząc łańcuch atomów wodoru i węgla – węglowodór. W naturalnym procesie powstaje zbiór węglowodorów o różnej długości, które są porównywalne z cząsteczkami węglowodorów w oleju napędowym.
Kilka grup badawczych na uniwersytetach i w firmach szukało sposobów wytwarzania paliw odnawialnych, które są wystarczająco podobne do benzyny, oleju napędowego i paliwa na bazie ropy naftowej, które można by stosować w istniejących pojazdach. Takie paliwa byłyby bardziej uniwersalne niż etanol, którego nie można stosować w dużych stężeniach w zwykłych silnikach. Odkrycie LS9 jest impulsem do tych wysiłków.
Ale praca pozostaje, zanim geny będą mogły wytwarzać komercyjne ilości paliwa po cenach, które mogą konkurować z paliwami kopalnymi. To daleka droga od opisania komercyjnie opłacalnego procesu wytwarzania alkanów, mówi Arnold. Paliwo musi być tanie jak barszcz. Nie jest jasne, czy tą drogą kiedykolwiek zrobimy to tanio i łatwo. Jednym z podstawowych wyzwań jest zwiększenie skali procesu. Wszystko sprowadza się do tego, czy można przesłać wystarczającą ilość dwutlenku węgla tą ścieżką, aby dostać się na poziomy przemysłowe, mówi.
LS9 został poddany inżynierii genetycznej E coli aby zoptymalizować proces, w którym bakterie przekształcają cukier w paliwo. Na przykład E. coli naturalnie żywi się niektórymi produkowanymi przez siebie kwasami tłuszczowymi, zamiast wykorzystywać je jako surowiec do produkcji alkanów. LS9 zmienia bakterie, aby nie zjadały kwasów tłuszczowych, co pomaga zwiększyć wydajność paliwa, mówi Andreas Schirmer, zastępca dyrektora LS9 ds. inżynierii metabolicznej.
Pierwszym paliwem firmy na rynku prawdopodobnie nie będzie węglowodór. Cztery lata temu firma zaczęła opracowywać paliwo na bazie estrów tłuszczowych, które, jak twierdzi, może zastąpić olej napędowy i jest bliższe rynku niż paliwo węglowodorowe, które zaczęła rozwijać dwa lata temu, kiedy po raz pierwszy zidentyfikowała geny i enzymy alkanów .