Verdens mest effektive produktion af succinat fra kuldioxid

Succinat bruges i vid udstrækning som en rå ingrediens til petrokemikalier, og der er stor efterspørgsel efter en måde at producere succinat, der er vedvarende og miljøvenlig. En japansk forsker har opdaget, at succinatproduktionsniveauerne stiger, når cyanobakterier vokser over den ideelle temperatur til cellevækst. Han brugte indsigt i metabolic pathway engineering for at opnå verdens mest effektive produktionshastighed for bio-succinat.

Opdagelsen blev gjort af professor Tomohisa Hasunuma (Kobe University Graduate School of Science, Technology and Innovation) som et strategisk grundforskningsprogram i Japan for Science and Technology Agency. Resultaterne blev offentliggjort i Metabolisk teknik den 27. maj.

Professor Hasunumas forskerhold havde til formål at finde den reaktion, der fungerer som flaskehalsen i metabolisk vej, når CO2 omdannes til succinat, brug derefter genteknologi til at fremskynde denne flaskehalsreaktion og øge produktionen af ​​succinat.

Metabolome analyse måler mængderne af de forskellige metaboliske stoffer i celler, og det kan bruges til at estimere de metaboliske mellemprodukter, der bidrager til øget produktion af succinat. Forskerteamet bygger på denne teknologi for at udvikle en dynamisk metabolomanalyse teknik, der kan observere omsætningen i mængder af intracellulære metabolitter. Ved at anvende dynamisk metabolomanalyse, da de observerede en stigning i succinatproduktionen, de var i stand til at identificere flaskehalsreaktionen i succinatbiosyntesebanen.

Cyanobakterien, der blev brugt i denne undersøgelse (Synechocystissp. PCC 6803) er en af ​​de mest populære cyanobakterier til forskning verden over. Teamet fandt ud af, at den ideelle temperatur til fremstilling af succinat fra denne cyanobakterie er cirka 7 ℃ højere end cellevæksttemperaturen på 30 ℃. Ved hjælp af dynamisk metabolomanalyse tydeliggjorde de mekanismen til fremstilling af succinat ved høje temperaturer, og viste, at PEPC (phosphoenolpyruvatcarboxylase) er involveret i flaskehalsreaktionen. Gruppen udviklede derefter en rekombinant Synechocystis, der har højere PEPC -aktivitet end vildtypen gennem genteknik. Ved at forbedre PEPC -reaktionen, og voksende cyanobakterier ved 37 ℃, det lykkedes dem at øge produktionen af ​​succinat til 7,5 gange højere end tidligere undersøgelser.

"Denne undersøgelse er et vigtigt skridt i retning af at producere bio-succinat fra CO2. Vi har nu til formål at øge produktionen af ​​succinat ved at forfine metabolisk vej", kommenterer professor Hasunuma. "Ved at målrette mod forskellige metaboliske systemer, denne forskningslinje kunne yde store bidrag til grundforskning i metaboliske vejkontrolstrukturer, og anvendt forskning i stofproduktion. "