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:

_ Atmosfera Pământului poate fi sursa de apă lunară

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

SUA. Comitetul de informații al casei vorbește despre noile arme biologice ADN care pot viza o singură persoană

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

_ Poliția durează cu trei minute mai mult pentru a răspunde la infracțiuni grave decât acum șase ani

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

Plin de șacali în Deltă. Circa 120 de exemplare de şacali, capturate în Delta Dunării

_ Vedetele Little People, Big World Zach și Tori Roloff anunță sosirea celui de-al treilea copil

ÎNCĂ O MIZERIE PROGRESISTĂ. Film cu Călugărițe Lesbiene. Asta le-a trecut prin cap, neomarxiștilor, în încercările lor repetate de a distruge credința. Povestea adevărată din spatele filmului călugărițelor lesbiene numit „cel mai rasist film din acest an”

După ce precursorii lor au ars Biblioteca din Alexandria, Progresiștii s-au apucat să-i cenzureze pe Marii Filozofi. Cică sunt neluminați. Acum, academicienii pun avertismente de rasism asupra operelor filozofilor europeni

„Ceasul biologic” masculin poate afecta şansele de naştere mai mult decât se credea

SUA se îmbogățește. Biden și UE anunță un nou acord pentru a aduce mai mult gaz lichefiat în Europa

Cel mai vechi ADN de la un cal american domesticit dă credință folclorului naufragiului

_ Administraţia Fondului pentru Mediu a acceptat alte 589 de dosare de finanţare pentru 'Rabla Clasic' şi 'Rabla Plus' - persoane juridice

_ Americanii așteaptă în linii de pâine pentru a-și hrăni familiile la băncile alimentare din întreaga țară pentru a supraviețui coșmarului inflaționist al lui Biden

Trei femei negre căutate pentru un atac violent și rasist asupra unei femei albe în autobuzul din NYC

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

_ Căpitanul de armată care mergea la Polul Sud era prea speriat să se antreneze afară noaptea după cazul Sarah Everard

_ Tristan Thompson, mamă Maralee Nichols, își rupe tăcerea după rezultatele testului de paternitate

_ De ce celulele stem din dinți ar putea ajuta la tratarea depresiei

_ Starul WNBA Candace Parker s-a căsătorit în secret cu Anna Petrakova în urmă cu DOI ANI, așteptând primul copil

_ Carlos Marín moare de Covid la vârsta de 53 de ani în spitalul din Manchester, după ce a fost pus în comă

_ Sărbătorile zilei de 29 mai

_ Femeia întreabă dacă sexul anal are nevoie de un acord special

Putin formează o alianță a statelor paria care va fi o amenințare mai gravă pentru Occident decât blocul sovietic

_ Ambasada Rusiei tocmai a lansat un nou videoclip care bate joc de Occident: „E timpul să ne mutăm în Rusia” unde există „valori tradiționale, creștinism, cultură fără anulare”

_ SUA lovesc puternic în Rusia: Moscova ar putea intra în default

Ghinion. Argentina, Brazilia, Paraguay și Uruguay nu i-au permis lui Zelenski să susțină un discurs la summitul de la Asuncion

_ Sofia Richie arată șic în haină lungă în timp ce se îndreaptă spre cina din Beverly Hills cu logodnicul Elliot Grainge

_ Morrissey afișează un afișaj discret în timp ce stă în mașină în timp ce merge la o băcănie în LA

_ Holly Hagan se căsătorește cu Jacob Blyth!

_ Am o amendă pentru Dart Charge de 13.000 lire sterline - ce pot face?

_ Justin Bieber AMANĂ „următoarele spectacole” din turneu pentru că „boala lui non-Covid se înrăutățește”

_ Cum Carlos Marin din Il Divo a trecut de la copil minune la vedeta „poperă”.

_ Francia Marquez: De la servitoare la primul vicepreședinte negru al Columbiei

_ Rapoarte false inundă internetul că rapperul Santan Dave a murit

_ DNA a dat iar 'lovitura' cu marea corupție: Administratorul unei firme, trimis în judecată pentru complicitate la evaziune fiscală

_ The Tonight Show implicat în folosirea filtrelor pentru partea lui Kim Kardashian cu Jimmy Fallon

_ Imagini uimitoare cu drone arată că trei balene ucigașe vânează un rechin alb mare de 9 picioare și îi mănâncă ficatul

_ Volodimir Zelenski: este mometul istoric în care ne îndreptăm cu viteză maximă spre aderarea la UE/ Video

_ Michael Fassbender conduce o mașină sport verde înainte de a concura la 24 de ore de la Le Mans

_ TREBUIE VĂZIT: Rep. GOP Dan Bishop DISTRUGE DOJ Hack pentru a �nființa bărbați albi cu venituri mai mici �ntr-un complot inventat și plătit pentru Whitmer fals (VIDEO)

Condiții inumane pentru câini. Culmea controlului la stânele din Gorj: Polițiștii au dat amenzi pentru condițiile în care erau ținuți câinii

Visul Soroșistei Alina Mungiu Pippidi este de a putea alege doar între două slugi ale străinătății : „O finală la prezidenţiale între Dacian Cioloş şi Mircea Geoană ar însemna nişte alegeri frumoase şi curat euro-atlantice”

Actualizare: Victima atacului "anti-alb"spune că atacatorul negru a acuzat-o că este o susținătoare a lui Trump

Ce mizerii mai fac Securistoizii de la conducerea PSD. Cristoiu: Lumea moare şi PSD se piaptănă de-a democraţia

_ Ion Cristoiu: Alianţa dintre Rusia şi Ungaria durează de pe vremea lui Boris Elţîn. De 30 de ani, adică

Insectele care hibernează refac mușchii la cerere

Oamenii de știință creează o nouă fază ciudată a materiei care pare să ocupe DOUĂ dimensiuni temporale

_ ISTORIA FĂRĂ PERDEA Marius Oprea/ Anatomia unei mistificări: Lotul ”Rugul Aprins” şi ”seceta de sfinţi români”, acuzaţi de legionarism

Cântecele balenei cu cocoașă arată că oamenii nu sunt singurele specii capabile de transmitere culturală

Ciuperca muștei zombie „vrăjește” bărbații să se împerecheze cu cadavrele de femei care au fost moarte de o zi

Telescopul spațial James Webb captează date pe o unitate de 68 GB - suficient pentru a stoca informații în valoare de o zi

PREZENTUL FĂRĂ PERDEA Marius Oprea: În agricultură, ”apa face diferenţa”. Prostia sau reaua-voinţă a guvernanţilor o anulează

DailyMail se laudă "Războiul din Ucraina: Armele britanice fac ca lui Putin să-i curgă sânge din nas"

România 41 de grade Celsius, la umbra 16 județe din zona de sud a țării sunt sub cod portocaliu de caniculă

_ David Dickinson, în vârstă de 80 de ani, prezintă un spectacol foarte animat în timp ce părăsește premiile National Reality TV

_ Karine Jean-Pierre spune că zburarea de la Casa Albă cu străini ilegali peste tot în SUA este „altfel” decât transportul ilegal cu autobuzele din Texas către DC (VIDEO)

_ Doi suspecți implicați în farsa răpirii lui Whitmer se confruntă cu un nou proces – judecătorul nu va permite ca dovadă detaliile juriului Hung Hung

_ Legenda baschetului Bill Russell a murit la 88 de ani


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5

Nr. de articole la aceasta sectiune: 280, afisate in 5 pagini.