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これがカリフォルニア大学バークレー校の研究者らの結論であり、バイオディーゼル製造のための重要な中間体のレベルの変化に応じて細菌が遺伝子発現を調整できるようにする遺伝子センサーを報告している。その結果、微生物は燃料の収量を 3 倍に増加させました。このようなセンサー調整システムは、最終的には先進的なバイオ燃料をより安価に製造するのに役立ち、石油ベースの製品の経済的に実行可能な代替品に一歩近づく可能性があります。
微生物が作るバイオ燃料の量を制限している問題の 1 つは、最終燃料製品を作るために使用されるさまざまな生物学的成分、つまり前駆体のバランスが崩れていることです。で勉強今週の Nature Biotechnology に掲載されました。ジェイ・キースリングカリフォルニア大学バークレー校の化学工学および生物工学の教授らは、細菌が細胞内の特定の前駆体の量に応じてバイオ燃料生産経路の遺伝子を調節できるようにする生物学的センサーシステムについて説明している。
研究者らは以前に報告された内容を補強した。遺伝子操作された大腸菌株脂肪酸とエタノールという 2 つの生物学的構成要素からバイオディーゼルを生成します。その株のライフサイクル全体にわたって、ある前駆体が別の前駆体よりも高いレベルで生成される可能性があり、これは非効率で、場合によっては有害な状況になります。
「経路のバランスが崩れていました」とキースリング氏は言う。 「細胞は、ある前駆体を別の前駆体よりも高いレベルで生成するためにリソースを浪費していました。」さらに、バイオ燃料の生産では、細菌がライフサイクルの特定の段階で必要とする脂肪酸を過剰に消費することがあり、細菌株が不安定になることがある、と同氏は言う。
Keaslingらは、天然に存在するセンサーを使用して、内部脂肪酸と関連分子の量に反応し、それに応じて経路の活性を調整する微生物を設計した。細胞内の脂肪酸の量が限られている場合、センサー調節分子がエタノール生成経路と脂肪酸変換経路の両方にブレーキをかけます。逆に、細菌に含まれる脂肪酸のレベルが高くなると、これらの経路のブレーキが解除されます。
キースリング氏によると、センサーと制御装置のシステムは、2つの方法で人工細菌を改良する。代謝経路のバランスが良くなり、一方の前駆体が他方の前駆体に比べて過剰に生産されなくなり、バイオ燃料の生産によって細菌のエネルギーが奪われないため、改変された細菌はより安定する。成長する能力のある細胞。この「自己認識」により、細菌によって生成されるバイオディーゼルの量は理論上の最大値の 28% に増加しました。これは、以前に報告された細菌の 3 倍の増加です。
大幅な改善は見られますが、バイオディーゼルの生産量はまだ限られており、この燃料を主流にすることはできません。 「バイオ燃料を現実にするためには、代謝の不均衡を含め、解決する必要がある多くの問題がある」とキースリング氏は電子メールで述べた。たとえば、これらの主に実験的な培養物を商業規模 (100 万リットル程度) に拡大することは困難です。