Эйндрила Махопэдхьяи, химик, который направляет программу разработки хозяина для Топливного Подразделения Синтеза JBEI, привел исследование, в котором transcriptomic данные и синтетический метаболический путь использовались, чтобы определить несколько генов, которые не только улучшают терпимость, но также и производство isopentenol в E.coli. Isopentenol – алкоголь с пятью углеродом, который является очень многообещающим кандидатом на биобензин, но, как другой коротко прикованный цепью alcohols, токсичен к E.coli на коммерческих уровнях производства топлива.
«Наше исследование демонстрирует, что микробная разработка терпимости, использующая transcriptomics данные, может использоваться, чтобы определить целевые гены, которые улучшают производство топлива», говорит Махопэдхьяи, который также считает встречу с Национальной лабораторией Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) Физическим Подразделением Биологических наук. «Наши цели включают регулятор для биосинтеза аминокислоты и белок транспортера ABC, первый родной транспортер, который улучшает терпимость до алкоголя короткой цепи».Mukhopadhyay – соответствующий автор статьи, описывающей это исследование в журнале mBio названный «Улучшающееся микробное производство биобензина в кишечной палочке, используя разработку терпимости». Соавторы – Хизер Дженсен, Двигают Мужлана Фу, Роберта Даля, Кевина Джорджа, Джея Кислинга, Тэека Суна Ли и Сузанну Леонг.
Цена на бензин и другое нефтяное топливо может понижаться в настоящий момент, но атмосферные углеродные концентрации продолжают повышаться. Высоко рекламируемая альтернатива с нулевым балансом выбросов углерода нефтяному топливу – микробное производство продвинутого биотоплива от cellulosic биомассы многолетних трав и других непродовольственных растений, а также от сельскохозяйственных отходов.
Однако токсичность микробам многих лучших комплексов кандидата для продвинутого биотоплива представляет «производство против выживания» загадка.«Для микробного производства биотоплива, чтобы быть экономически выгодными, урожаи должны превысить родные микробные уровни терпимости, требовав развития растворяющих терпимых микробных напряжений», говорит Махопэдхьяи. «Параллельно с улучшенной терпимостью также крайне важно, чтобы мы улучшили производство».Сверхвыражение E. coli гены, показывающие терпимость к isopentenol, увеличило производство этого ведущего кандидата биобензина в производственном штамме микробов.С этой целью Mukhopadhyay и ее группа в этом новом исследовании использовали transcriptomic данные – измерение отличительных расшифровок стенограммы экспрессии гена в данном геноме – чтобы определить 40 генов E.coli, которые показали увеличение, когда выставлено внешне добавленному isopentenol.
Эти гены были тогда сверхвыражены в E. coli, чтобы оценить их потенциал для улучшения isopentenol терпимость. Гены присуждая isopentenol терпимость были тогда co-expressed индивидуально с isopentenol производством метаболический путь в E.coli, чтобы определить, который повысит производительность также.«MetR, регулятор биосинтеза метионина, улучшил титр для isopentenol производства на 55 процентов», говорит Махопэдхьяи. «MdlB, транспортер ABC, облегчил 12-процентное улучшение isopentenol производства».Mukhopadhyay и ее группа особенно стремятся далее исследовать транспортер MdlB, которому они верят, поскольку первый родной ген транспортера, который, как показывают, улучшил производство алкоголя короткой цепи, обеспечит ценный новый путь для разработки хозяина в производстве биобензина.
«Критическая точка – то, что Вы должны сначала определить гены, которые могут служить техническими целями, и затем проверить их, чтобы найти, которые работа лучше всего», говорит Махопэдхьяи. «Теперь, когда мы идентифицировали MdlB как цель, мы собираемся исследовать его в большой глубине, чтобы видеть, как мы можем улучшить ее функцию и оптимизировать ее использование у производственного микроба».