16:10 2023-02-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Informații noi despre modul în care bacteriile care mănâncă deșeuri digeră carbonul complex ar putea duce la reciclarea plasticului și a deșeurilor vegetale
_ Informații noi despre modul în care bacteriile care mănâncă deșeuri digeră complexul carbonul ar putea duce la reciclarea plasticului, a deșeurilor vegetale
O bacterie comună de mediu, Comamonas testosteroni, ar putea deveni într-o zi centrul de reciclare a plasticului al naturii. În timp ce majoritatea bacteriilor preferă să mănânce zaharuri, C. testosteroni, în schimb, are un apetit natural pentru deșeurile complexe din plante și materiale plastice.
Într-un nou studiu condus de Universitatea Northwestern, cercetătorii au descifrat, pentru prima dată, mecanismele metabolice care îi permit lui C. testosteroni să digere ceea ce aparent nedigerabil. Aceste noi informații ar putea duce la noi platforme biotehnologice care valorifică bacteriile pentru a ajuta la reciclarea deșeurilor de plastic.
Cercetarea este publicată pe 6 februarie în revista Nature Chemical Biology.
Comamonas. speciile se găsesc aproape peste tot, inclusiv în sol și în nămolurile de epurare. C. testosteroni a atras mai întâi atenția cercetătorilor cu capacitatea sa naturală de a digera detergenții de rufe sintetici. După analize suplimentare, oamenii de știință au descoperit că această bacterie naturală descompune și compușii din plastic și lignină (deșeuri fibroase, lemnoase de la plante).
Deși alți cercetători au lucrat pentru a crea bacterii care pot descompune deșeurile de plastic, Ludmilla din Northwestern Aristilde crede că bacteriile cu abilități naturale de a digera materialele plastice sunt mai promițătoare pentru aplicațiile de reciclare la scară largă.
„Bacteriile din sol oferă o resursă neexploatată, subexplorată, care se produce în mod natural de reacții biochimice care ar putea fi exploatată pentru a ne ajuta să facem față deșeurile care se acumulează pe planeta noastră”, a spus Aristilde. „Am descoperit că metabolismul C. testosteroni este reglat la diferite niveluri, iar acele niveluri sunt integrate. Puterea microbiologiei este uimitoare și ar putea juca un rol important în stabilirea unei economii circulare.”
Studiul. a fost condus de Aristilde, profesor asociat de inginerie civilă și de mediu la Northwestern's McCormick School of Engineering, și Ph.D. studenta Rebecca Wilkes, care este prima autoare a lucrării. Studiul a inclus colaboratori de la Universitatea din Chicago, Laboratorul Național Oak Ridge și Universitatea Tehnică din Danemarca.
Majoritatea proiectelor de inginerie a bacteriilor implică Escherichia Coli, deoarece este cel mai bine studiat organism model bacterian. Dar E. Coli, în stare naturală, consumă cu ușurință diverse forme de zahăr. Atâta timp cât zahărul este disponibil, E. Coli îl va consuma și va lăsa în urmă substanțele chimice din plastic.
„Ingineria bacteriilor pentru diferite scopuri este un proces laborios”, a spus Aristilde. „Este important de menționat că C. testosteroni nu poate folosi zaharuri, punct. Are limitări genetice naturale care împiedică competiția cu zaharurile, făcând această bacterie o platformă atractivă.”
Ceea ce își dorește cu adevărat C. testosteroni, totuși , este o sursă diferită de carbon. Și materiale precum plasticul și lignina conțin compuși cu un inel de atomi de carbon gustoși. În timp ce cercetătorii au știut că C. testosteroni poate digera acești compuși, Aristilde și echipa ei au vrut să știe cum.
„Aceștia sunt compuși de carbon cu o chimie complexă a legăturilor”, a spus Aristilde. „Multe bacterii întâmpină mari dificultăți să le despartă.”
Pentru a studia modul în care C. testosteroni degradează aceste forme complexe de carbon, Aristilde și echipa ei au combinat mai multe forme de analize bazate pe omic: transcriptomica (studiu al moleculelor de ARN). ); proteomica (studiul proteinelor); metabolomica (studiul metaboliților); şi fluxomica (studiul reacţiilor metabolice). Studiile cuprinzătoare multi-omice sunt întreprinderi masive care necesită o varietate de tehnici diferite. Aristilde conduce unul dintre puținele laboratoare care realizează astfel de studii cuprinzătoare.
Examinând relația dintre transcriptomică, proteomică, metabolomică și fluxomică, Aristilde și echipa ei au cartografiat căile metabolice pe care bacteriile le folosesc pentru a degrada compușii din plastic și lignină în carbon pentru alimente. În cele din urmă, echipa a descoperit că bacteriile descompun mai întâi inelul de carbon din fiecare compus. După ruperea inelului într-o structură liniară, bacteriile continuă să-l degradeze în fragmente mai scurte.
„Am început cu un compus din plastic sau lignină care are șapte sau opt atomi de carbon legați împreună printr-un miez cu șase atomi de carbon. formă circulară formând așa-numitul inel de benzen”, a explicat Aristilde. „Apoi, le despart în lanțuri mai scurte care au trei sau patru atomi de carbon. În acest proces, bacteriile alimentează acele produse descompuse în metabolismul lor natural, astfel încât să poată produce aminoacizi sau ADN pentru a le ajuta să crească.”
Aristilde a mai descoperit că C. testosteroni poate direcționa carbonul prin diferite căi metabolice. Aceste căi pot duce la produse secundare utile care pot fi utilizate pentru polimeri relevanți din punct de vedere industrial, cum ar fi materialele plastice. Aristilde și echipa ei lucrează în prezent la un proiect care investighează metabolismul care declanșează biosinteza acestui polimer.
„Aceste specii de Comamonas au potențialul de a produce mai mulți polimeri relevanți pentru biotehnologie”, a spus Aristilde. „Acest lucru ar putea duce la noi platforme care generează plastic, scăzând dependența noastră de substanțele chimice petroliere. Unul dintre obiectivele majore ale laboratorului meu este utilizarea resurselor regenerabile, cum ar fi transformarea deșeurilor în plastic și reciclarea nutrienților din deșeuri. Apoi, nu va trebui să fim nevoiți. Continuați să extrageți substanțe chimice petroliere pentru a face plastic, de exemplu.”
Aristilde este membru al Institutului pentru Sustenabilitate și Energie din cadrul Programului Northwestern pentru Plastic, Ecosisteme și Sănătate Publică.
Studiul. , „Reglarea complexă într-o platformă Comamonas pentru metabolismul divers al carbonului aromatic”, este publicat în revista Nature Chemical Biology.
Comentarii:
Adauga Comentariu