For bæredygtigt flybrændstof udvikler forskerne en lovende mikroorganisme til produktion af prækursorer

Bæredygtigt flybrændstof fremstillet af vedvarende kulstofkilder kan reducere kuldioxidemissioner og bidrage til at afbøde klimaændringer. Isoprenol er et kemikalie involveret i produktionen af ​​et jetbiobrændstofblandingsmateriale kaldet 1,4-dimethylcyclooctan (DMCO). Blendstocks er kemikalier, der kombineres med andre kemikalier for at skabe brændstof. Forskere har produceret isoprenol i flere mikrobielle værter.

Bestræbelser på at lave bæredygtigt flybrændstof ville dog gavne, hvis isoprenol kunne fremstilles i mikroorganismer, der bruger fermenterbart sukker fra plantemateriale som kulstofkilde. Bakterien Pseudomonas putida (P. putida) kunne være sådan en mikroorganisme, men den kræver ingeniørarbejde for at være et optimalt valg. I denne forskning brugte videnskabsmænd avancerede computerværktøjer til at konstruere P. putida til isoprenolproduktion.

Artiklen er offentliggjort i tidsskriftet Metabolic Engineering .

Forskere brugte beregningsmodellering til at forudsige mål for genredigering og til at optimere metabolismen i P. putida for at maksimere produktionen af ​​isoprenol. Denne tilgang gjorde det muligt for forskerne at udvælge og prioritere genredigeringsmål og derfor teste et mindre antal konstruerede stammer.

De opnåede den højeste rapporterede isoprenolproduktion for P. putida. Dette er et vigtigt skridt hen imod en bæredygtig bioproduktionsproces for jetbrændstof.

Forskere brugte en blanding af beregningsmodellering og strain engineering til at optimere isoprenolproduktionen i P. putida. De brugte flere genom-skala metaboliske model-baserede tilgange til at forudsige og prioritere gen-knockout-mål, der ville føre til øget isoprenol-udbytte. Dette gjorde det muligt for dem at reducere antallet af mål, de forfulgte.

Derudover anvendte de kendte genetiske redigeringer for yderligere at forbedre isoprenolproduktionen og brugte proteomik til at optimere processen.

Forskningen opnåede en isoprenolproduktionstiter på 3,5 gram pr. liter, den højeste rapporterede for P. putida. Forskerne konkluderede, at deres pathway-optimering derfor resulterede i en 10-fold forbedring af isoprenol i P. putida.

Forskerne foreslår, at der skal foretages yderligere forbedringer for at forbedre isoprenoludbyttet til industrielle anvendelser. Produktion i kommerciel skala af isoprenol og DMCO i kommerciel skala kræver stadig yderligere forbedringer, såsom inkludering af CRISPR-genredigering og andre bioprocesteknologier.

Flere oplysninger: Deepanwita Banerjee et al., Genome-scale and pathway engineering for bæredygtig flybrændstofprecursor isoprenolproduktion i Pseudomonas putida, Metabolic Engineering (2024). DOI:10.1016/j.ymben.2024.02.004

Leveret af det amerikanske energiministerium