15:22
Comentarii Adauga Comentariu

_ Explorarea propriei linii de asamblare a naturii

_ Explorând propriul ansamblu al naturii line

Astăzi, ingredientele prime pentru aproape toate produsele industriale, de la medicamente la anvelopele auto, provin din materii prime chimice neregenerabile. Sunt produse în rafinăriile de combustibili fosili care emit gaze cu efect de seră, cum ar fi dioxidul de carbon. Cu toate acestea, viitoarele fabrici chimice ar putea inversa această dinamică, producând unii compuși folosind plante care construiesc în mod natural substanțe chimice complexe prin atragerea de molecule de dioxid de carbon din aer.

Tomokazu Shirai profită de capacitățile chimice native ale biologiei, redirecționându-le astfel încât plantele iar microbii produc în mod curat tipurile de substanțe chimice industriale derivate în prezent din cracarea petrolului brut. Biologul sintetic este om de știință senior la Echipa de cercetare a fabricii de celule și s-a alăturat Centrului RIKEN pentru Știința Resurselor Durabile (CSRS, anterior Programul RIKEN Biomass Engineering) în 2012. Echipa sa a creat deja primii microbi din lume care preiau glucoza și o convertesc. în acid maleic sau 1,3-butadienă. Aceste substanțe chimice industriale valoroase sunt utilizate în nenumărate produse, inclusiv polimeri și cauciucuri.

Dar acesta este doar primul pas pentru biologii sintetici CSRS. Acești microbi modificați trebuie să fie hrăniți cu zaharuri pentru a produce substanțele chimice țintă, dar dacă plantele sunt folosite ca organism gazdă, capacitatea lor de a asimila dioxidul de carbon direct din atmosferă va avea ca rezultat producerea multor substanțe chimice valoroase cu carbon negativ.

Design în vârstă de computer

Biologia sintetică este un domeniu emergent de cercetare care combină chimia, biologia și ingineria pentru a reelabora căile metabolice producătoare de molecule ale organismelor țintă, astfel încât acestea să producă substanțe chimice valoroase. Oamenii de știință CSRS au experiență în chimia catalitică și în biologia chimică, dar și mulți care sunt specializați în știința datelor la scară largă, calcul și simulare și AI.

Utilizarea AI reprezintă o abatere de la modalitățile tradiționale de făcând biologie sintetică. Dar această abordare computațională a fost cheia unei colaborări cu producătorul de anvelope, Yokohama Rubber, și Zeon Corporation. Asociația în comun a proiectat și creat microbi E. coli care preiau glucoza și o transformă în 1,3-butadienă, o substanță chimică sintetică cheie folosită la fabricarea anvelopelor.

Primul pas în orice proiect de biologie sintetică este să analiza căile metabolice ale gazdei potențiale pentru a identifica punctele care ar putea fi deviate pentru a produce substanța chimică dorită. Orice modificare nu trebuie să ucidă sau să afecteze în mod semnificativ creșterea gazdei.

Din 2012, Shirai a dezvoltat și perfecționat instrumentul de simulare BioProV pentru a naviga în acest spațiu biochimic complex. BioProV este o IA instruită în clasificarea căilor metabolice și modelele de reacție enzimatică care analizează căile metabolice naturale ale unui organism. Propune modificări ale căii pentru a produce o substanță chimică țintă fără a afecta metabolismul general al gazdei. Acest instrument in silico permite proiectarea căilor metabolice artificiale și evaluarea fezabilității acestora.

Echipa sa a identificat că E. coli produce în mod natural o moleculă numită acid muconic, care ar putea fi transformată în 1,3-butadienă în două reacții enzimatice. Pentru a oferi microbilor capacitatea de a efectua cei doi pași lipsă, Shirai și colegii săi au conceput enzime pentru conversia chimică necesară în 2021.

Pentru a face acest lucru, au identificat enzime cunoscute care ar putea cataliza reacții asociate și apoi le-a modificat pentru noile reacţii. Simularea computațională a fost necesară pentru a reproiecta și remodela site-urile active ale enzimelor candidate pentru a accepta noul substrat. Echipa a conceput rațional enzime care au obținut o creștere de 1.000 de ori a activității în comparație cu enzima originală de tip sălbatic.

Codurile ADN pentru aceste enzime îmbunătățite au fost inserate în genomul E. coli și acum 1,3-butadiena produsă de acești microbi modificați este ușor transportată din bioreactorul lor. Partenerii comerciali ai proiectului extind în prezent procesul de producere a cantităților de kilograme de 1,3-butadienă necesare pentru fabricarea și evaluarea anvelopelor fabricate folosind substanța chimică bio-derivată.

Companiile chimice angajează mulți chimiști, dar puțini cercetători biologici, astfel încât să se conecteze și să colaboreze cu aceste companii pentru a transpune biologia sintetică în lumea reală este un pas uriaș.

Lemnărie

O alternativă durabilă la producția chimică tradițională derivată din combustibili fosili este de a lua materiale considerate în prezent drept deșeuri și de a le transforma chimic sau biologic în produse valoroase.

Tulpinile lemnoase și tulpinile plantelor rămase după recoltarea fructelor și cerealelor reprezintă un flux de deșeuri la scară globală. Componenta principală a acestor părți de plante necomestibile este lignina, un biopolimer dur. Lignina este compusul cel mai abundent din plante și unul dintre cei mai abundenți compuși de pe Pământ. Poate fi obținut din deșeuri agricole și este cea mai ieftină și durabilă sursă de carbon cu care să se producă combustibili și substanțe chimice regenerabile. Utilizarea acestuia ca materie primă pentru substanțe chimice de mare valoare ar putea fi foarte benefică pentru societate.

Structura chimică complexă a ligninei face dificilă descompunerea și reasamblarea în noi compuși. De exemplu, un tratament termic cunoscut sub numele de piroliză rapidă poate descompune lignina în subunități numite monomeri cinamici. Aceste molecule prezintă o legătură dublă care ar putea fi utilizată pentru a recombina monomerii în polimeri funcționali avansati. Cu toate acestea, lanțurile laterale situate în jurul legăturii duble împiedică reactivitatea chimică, împiedicând eforturile de a face polimeri din acest deșeu biologic.

Omul de știință CSRS Hideki Abe a dezvoltat recent o metodă pentru a depăși această limitare. Mai degrabă decât biologia sintetică, Abe a folosit organocataliza pentru a fixa monomerii cinamici. Organocataliza este o tehnică de chimie durabilă, recunoscută de Premiul Nobel pentru Chimie 2021, care folosește molecule organice mici ca catalizatori în locul catalizatorilor tradiționali bazați pe metale rare sau toxice.

Rășinile acrilice rezultate au arătat o rezistență ridicată, și rezistența la căldură și degradarea chimică, sugerând o gamă largă de utilizări potențiale, inclusiv pentru caroserie și componente ale motorului.

Sămânțarea creșterii viitoare

Un alt produs de deșeuri din abundență este carbonul atmosferic dioxid.

Pentru Echipa de cercetare a fabricii de celule, următoarea provocare majoră este utilizarea biologiei sintetice pentru a dezvolta plante care ar putea absorbi acel dioxid de carbon din atmosferă și să-l transforme în substanțe chimice importante din punct de vedere industrial.

În comparație cu microbii unicelulari, organismele superioare multicelulare, cum ar fi plantele, sunt mult mai complexe în genomul și căile metabolice. Acest lucru le face semnificativ mai provocatoare pentru biologii sintetici cu care lucrează. Reproiectarea cu succes a căilor metabolice ale microbilor a oferit o pregătire excelentă pentru scopul final de a folosi plantele ca gazde. Colaborând cu cercetătorii CSRS specializați în știința plantelor, Echipa de cercetare a fabricii de celule își transpune munca de pionierat în domeniul microbilor în perspective care pot accelera biologia sintetică a celulelor vegetale, în special pentru producția de terpenoide utilizate în medicamente și aromatice.


p>În vreme ce guvernul japonez și-a anunțat recent obiectivul de a fi neutru în carbon până în 2050, plantele superioare care pot fixa dioxidul de carbon folosind energia din lumina soarelui sunt idealul absolut pentru producția chimică viitoare.

Cercetări înrudite au fost publicate. în Nature Communications și Nature Materials de-a lungul anilor.


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Oamenii de știință găsesc noi indicatori ai dezghețului permafrostului din Alaska

_ Alina Mungiu Pippidi avertizează că Ucraina și Republica Moldova nu mai au loc în UE: Suflu și idei există numai la Macron

_ Comisia Europeană anunţă lansarea pe orbită a doi sateliţi Galileo care au primit numele unor copii câştigători ai unui concurs de desen

_ ISTORIA FĂRĂ PERDEA Marius Oprea / Dosarul Revoluţiei. Conspiratorii lui Gorbaciov în România

_ Noul document Netflix spune povestea lui Shimon Hayut, prolificul escroc cunoscut sub numele de Tinder Swindler

_ Atmosfera Pământului poate fi sursa de apă lunară

_ EXCLUSIV: Declarația arhiepiscopului Vigano cu privire la decizia de icre scurse �mpotriva lui Wade

_ Cercetările aruncă lumină asupra relației dintre afilierile politice și interpretările graficelor COVID-19

_ Candice Accola din The Vampire Diaries cere divorțul de Joe King după șapte ani de căsnicie

_ Arieratele la energie domină datoria gospodăriilor casnice, după cum arată creșterea plafonului de preț

_ Kemi Badenoch se lasă împotriva rivalilor din conducerea Tory pentru că se lăuda cu mărimea... reducerilor lor de impozite

_ Închiși „pe viață”, dar eliberați să ucidă din nou: 129 de criminali devin dublu pe viață în 10 ani

_ Zvonuri că Daniel Ricciardo va fi concediat de McLaren „din ce în ce mai zgomotos”, spune fostul star de F1

_ Leigh-Anne Pinnock, de la Little Mix, este radiată în timp ce pozează alături de gemenii ei și logodnicul Andre Gray

_ Peste 1.000 de copii au fost violați și exploatați sexual timp de 30 de ani în Telford

_ Bradley Walsh fără cămașă se arată încântat cu soția sa Donna Derby în timpul călătoriei în Barbados

_ Mitch Eynaud de la Married At First Sight este PRĂJIT de personalul nepoliticos al mesei care i-a pus o pungă de hârtie pe cap

_ Detalii pe hartă interactivă Distrugerea numeroaselor fabrici de producție de alimente din SUA � compară incidentele din SUA cu tendințele globale

_ Frenkie de Jong „este dispus să sacrifice 6 milioane de lire sterline în salarii neplătite pentru a se muta la Man City”

_ ÎCCJ a stabilit reabilitarea fostului premier Adrian Năstase: sunt vizate cele două pedepse cu închisoarea

_ Taron Egerton dezvăluie că Ray Liotta era într-un „mod fragil” când au filmat Black Bird anul trecut

_ Gary Anderson insistă că nu mai exersează pentru că este un jucător „natural”.

Evaluarea Națională : Singurul Examen din Romania Corect și Egal în Șanse redus la tăcere de Câmpeanu din 2024. Masonul Câmpeanu și Gașca Progresistă își fac mendrele în Sistemul Educațional, discriminează copiii și pun cruce Învățământului Românesc

_ Dronele automate ar putea speria păsările de pe câmpurile agricole

_ Gigi Hadid este radiată de fericire în timp ce petrece timp de calitate cu mama ei Yolanda și fiica Khai

_ Oamenii de știință de mediu se apropie de „picul de aur” pentru a defini Antropocenul

_ Coronavirus în România. Numărului noilor cazuri Covid de marţi, dublu faţă de ziua anterioară

_ Frank Timiş, controversatul om de afaceri român care a făcut bani din licenţe de petrol, gaze, aur în toată lumea, revine în prim plan

_ Kourtney Kardashian se răsfăț în seara de joc cu Addison Rae în timp ce se bucură de ping-pong și Connect Four

_ Karl Stefanovic dezvăluie porecla FOARTE grosolană cu care a fost agresat în liceu

_ Focar de poliomielita Marea Britanie: Doar o TREIE dintre adolescenții din unele părți ale Londrei au fost vaccinați

Europarlamentarul Cristian Terheș despre MIZERIA PROGRESISTĂ numită Certificat Verde

Putin furios se pregătește să folosească „părintele tuturor bombelor” în timp ce ucrainenii curajoși rețin avansul

_ Atac `la baionetă` cu decizia CCR în dosarul Hidroelectrica - Elena Udrea cere încetarea imediată a procesului de mare corupție

_ NRL Michael Maguire l-a concediat pe antrenorul West Tigers NRL după patru sezoane Sydney

_ Afacerea SAGA

Ucraina stabilește noi linii defensive la Donețk după ce a pierdut Lugansk

_ Studiu: Coronavirusuri înrudite cu SARS infectează anual circa 66.000 de persoane în Asia de Sud-Est

Sunt vaccinurile ARNm COVID sigure? A apărut Studiul "Evenimente adverse grave de interes special în urma vaccinării ARNm în studiile randomizate"

_ Baronul albanez al drogurilor, în vârstă de 35 de ani, demascat ca jucător important pe piața de cocaină din Marea Britanie este condamnat la 10 ani de închisoare

_ Exclus de la Summitul Americii, Maduro din Venezuela vizitează Turcia

_ Putin „a supraviețuit tentativei de asasinat în urmă cu două luni, susține șeful serviciilor secrete din Ucraina”

_ Vizualizarea largă a universului timpuriu indică o galaxie printre cele mai timpurii detectate vreodată

PROTEST LA PARLAMENT IMPOTRIVA TOTALITARISMULUI NEOBOLȘEVIC AL GUVERNULUI PSD-PNL-UDMR. Ciolacu și Câțu au fugit ca ȘOBOLANII, pe ușile din dos ale Parlamentului

_ James Arthur s-a reîntâlnit cu fosta sa iubită Jessica Grist la doar opt luni după despărțirea lor

_ Actorul Matthew McConaughey a susţinut o pledoarie emoţionantă la Casa Albă pentru reformarea legislaţiei privind regimul armelor

Multinaționalele corupte din România scoase basma curată de DNA și de alți lucrători ai Sistemului Progresist. Național.ro: "ORACOLUL a vorbit! Serviciile îi arată BUȘOIUL lui Iohannis!"

_ Estonia l-a convocat pe ambasadorul rus pentru a cere explicaţii după încălcarea spaţiului său aerian

_ Supercupa Europei - Echipele de start: Real Madrid - Eintracht Frankfurt

_ Pe măsură ce sateliții reflectorizați umplu cerul, studenții se asigură că astronomii se pot adapta

_ Nano-senzorul detectează pesticidele pe fructe în câteva minute

_ Mirror Concert Dance Crew a lansat Declarație comună: Nu mai răspândiți știri false

UK. Conflictul Ucraina-Rusia: parlamentarii au avertizat: 2,40 lire sterline pe litru pentru benzină și 3 lire sterline pentru motorină „o posibilitate”

_ Racheta de propulsie chineză se întoarce necontrolată pe Pământ

_ Migrantul face semnul „V pentru victorie” al lui Churchill la aterizarea în Dover

România. Dezastru Economic previzionat pentru 2022. Pe fondul războiului, Banca Mondială reduce puternic estimarea de creştere a PIB în 2022, la 1,9%

_ Autostrada A1A din Florida oferă oportunități de romantism pe drum

_ Rita Ora uimește într-o rochie ciudată, în timp ce ea și iubitul Taika Waititi participă la Wimbledon

_ Super-Earth Ross 508b străbate zona locuibilă a piticii roșii

Andrei Paul Arădoaie (cat. 86 kg) a rămas cu medalia de bronz la Europenele de la Erevan


Pag.1 Pag.2 Pag.3

Nr. de articole la aceasta sectiune: 133, afisate in 3 pagini.