Weltweit effizienteste Produktion von Succinat aus Kohlendioxid

Super Duke R: Produktion und Vertrieb - Welt der Wunder (April 2019).

Anonim

Succinat wird weithin als Rohbestandteil für Petrochemikalien verwendet, und es besteht eine große Nachfrage nach einem Weg zur Herstellung von Succinat, das erneuerbar und umweltfreundlich ist. Ein japanischer Forscher hat entdeckt, dass die Produktion von Succinat zunimmt, wenn Cyanobakterien über der idealen Temperatur für das Zellwachstum wachsen. Er nutzte Einblicke in den Stoffwechselweg, um die weltweit effizienteste Produktionsrate für Bio-Succinat zu erreichen.

Die Entdeckung wurde von Professor Tomohisa Hasunuma (Kobe Universität Graduiertenschule für Wissenschaft, Technologie und Innovation) als strategisches Grundlagenforschungsprogramm der japanischen Wissenschafts- und Technologieagentur gemacht. Die Ergebnisse wurden am 27. Mai in Metabolic Engineering veröffentlicht.

Professor Hasunumas Forschungsteam zielte darauf ab, die Reaktion zu finden, die als Engpass im Stoffwechselweg fungiert, wenn CO2 in Succinat umgewandelt wird, und nutzt dann Gentechnik, um diese Engpassreaktion zu beschleunigen und die Produktion von Succinat zu erhöhen.

Die Metabolomanalyse misst die Mengen der verschiedenen metabolischen Substanzen in den Zellen und kann verwendet werden, um die metabolischen Zwischenprodukte abzuschätzen, die zur erhöhten Produktion von Succinat beitragen. Das Forscherteam baute auf dieser Technologie auf, um eine dynamische Metabolomanalysetechnik zu entwickeln, die den Umsatz in Mengen von intrazellulären Metaboliten beobachten kann. Durch die dynamische Metabolomanalyse, bei der sie einen Anstieg der Succinatproduktion beobachteten, konnten sie die Engpassreaktion im Succinat-Biosyntheseweg identifizieren.

Das in dieser Studie verwendete Cyanobakterium (Synechocystisp. PCC 6803) ist eines der weltweit beliebtesten Cyanobakterien für die Forschung. Das Team fand heraus, dass die ideale Temperatur für die Herstellung von Succinat aus diesem Cyanobakterium um etwa 7 ℃ höher ist als die Zellwachstumstemperatur von 30 ℃. Mittels dynamischer Metabolomanalyse wurde der Mechanismus zur Herstellung von Succinat bei hohen Temperaturen aufgeklärt und gezeigt, dass PEPC (Phosphoenolpyruvatcarboxylase) an der Engpassreaktion beteiligt ist. Die Gruppe entwickelte dann ein rekombinantes Synechocystis, das durch Gentechnik eine höhere PEPC-Aktivität als der Wildtyp aufweist. Durch die Verbesserung der PEPC-Reaktion und das Wachstum von Cyanobakterien bei 37 ° C gelang es ihnen, die Produktionsrate von Succinat auf das 7, 5-fache der früheren Studien zu erhöhen.

"Diese Studie ist ein wichtiger Schritt zur Herstellung von Bio-Succinat aus CO2. Wir wollen nun die Produktion von Succinat durch die Verfeinerung des Stoffwechselweges steigern", kommentiert Professor Hasunuma. "Durch die Ausrichtung auf verschiedene metabolische Systeme könnte diese Forschungslinie große Beiträge in der Grundlagenforschung zu Stoffwechselwegkontrollstrukturen und angewandter Forschung in der Substanzproduktion leisten."

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