Et omfattende metabolisk kort til produktion af biobaserede kemikalier

Et KAIST-forskerhold færdiggjorde et metabolisk kort, der kortlægger alle tilgængelige strategier og veje for kemiske reaktioner, der fører til produktion af forskellige industrielle biobaserede kemikalier.

Holdet blev ledet af den fremtrædende professor Sang Yup Lee, der har produceret højkvalitets metabolisk ingeniør- og systemteknisk forskning i årtier, og lavede det kendetegnende kemikaliekort efter syv års studier.

Holdet præsenterede en meget detaljeret analyse af metabolisk teknik til produktion af en bred vifte af industrielle kemikalier, brændstoffer, og materialer. Kortlægning af de nuværende tendenser inden for biobaseret produktion af kemikalier i industriel bioteknologi, holdet undersøgte grundigt den aktuelle status for industrikemikalier fremstillet ved hjælp af biologiske og/eller kemiske reaktioner.

Dette omfattende kort forventes at tjene som en plan for den visuelle og intuitive inspektion af biologiske og/eller kemiske reaktioner til produktion af interesse fra vedvarende ressourcer. Holdet udarbejdede også en medfølgende plakat for visuelt at præsentere kemikaliers syntetiske veje i forbindelse med deres mikrobielle metabolisme.

Efterhånden som metabolisk teknik er blevet stadig mere magtfuld til at håndtere begrænsede fossile ressourcer, klima forandring, og andre miljøspørgsmål, antallet af mikrobielt producerede kemikalier, der anvender biomasse som kulstofkilde, er steget markant. Den bæredygtige produktion af industrielle kemikalier og materialer er blevet udforsket med mikroorganismer som cellefabrikker og vedvarende nonfood-biomasse som råmateriale til alternativ olie. Konstruktionen af ​​disse mikroorganismer er i stigende grad blevet mere effektiv og effektiv ved hjælp af metabolisk manipulation - en praksis med ingeniørarbejde ved at bruge metabolismen af ​​levende organismer til at producere en ønsket metabolit.

Med etableringen af ​​system metabolic engineering – integrationen af ​​metabolic engineering med værktøjer og strategier fra systembiologi, syntetisk biologi og evolutionær teknik – den hastighed, hvormed mikroorganismer bliver konstrueret, har nået et tempo uden sidestykke.

For at evaluere den nuværende tilstand, hvor metabolisk konstruerede mikroorganismer kan producere en stor portefølje af industrielle kemikalier, holdet gennemførte en omfattende gennemgang af litteraturen og kortlagde dem på en plakat. Denne resulterende plakat, kaldet det biobaserede kemikaliekort, præsenterer syntetiske veje for industrielle kemikalier, som består af biologiske og/eller kemiske reaktioner.

Industrielle kemikalier og deres produktionsveje præsenteres i sammenhæng med centrale kulstofmetaboliske veje, da disse nøglemetabolitter tjener som forløbere for de kemikalier, der skal produceres. Det resulterende biokemiske kort tillader påvisning og analyse af optimale syntetiske veje for et givet industrielt kemikalie. Ud over plakaten, forfatterne har udarbejdet en liste over kemikalier, der med succes er blevet fremstillet ved hjælp af mikroorganismer, og en liste over de tilsvarende virksomheder, der producerer dem kommercielt. Denne grundige gennemgang af litteraturen og det medfølgende analytiske resumé vil være en vigtig ressource for forskere, der er interesseret i produktion af kemikalier fra vedvarende biomassekilder.

Metabolisk konstruerede mikroorganismer har allerede ydet et stort bidrag til bæredygtig produktion af kemikalier ved hjælp af vedvarende ressourcer. Professor Lee sagde, at han ønskede en detaljeret undersøgelse af den nuværende tilstand og kapacitet for produktion af biobaserede kemikalier.

"Vi er så glade for, at denne anmeldelse og plakat vil udvide yderligere diskussion om produktionen af ​​vigtige kemikalier gennem konstruerede mikroorganismer og også kombinerede biologiske og kemiske midler på en mere bæredygtig måde, " forklarede han.