Форматро метавон ҳамчун сутуни биоиқтисодиёти бетарафи карбон дид, ки аз CO2 бо истифода аз усулҳои (электро)химиявӣ истеҳсол мешавад ва ба маҳсулоти арзиши иловашуда бо истифода аз каскадҳои ферментативӣ ё микроорганизмҳои муҳандисӣ табдил дода мешавад. Қадами муҳим дар густариши азхудкунии формати синтетикӣ коҳиши термодинамикии мураккаби формальдегид мебошад, ки дар ин ҷо ҳамчун тағирёбии ранги зард ба назар мерасад. Акс: Институти микробиологияи заминӣ Макс Планк/Гейзел.
Олимони Институти Макс Планк роҳи мубодилаи моддаҳои синтетикиро эҷод карданд, ки гази карбонро бо ёрии кислотаи формик ба формальдегид табдил медиҳад ва роҳи бетарафи карбонро барои истеҳсоли маводи арзишманд пешниҳод мекунад.
Роҳҳои нави анаболикӣ барои фиксасияи гази карбон на танҳо ба коҳиш додани сатҳи гази карбон дар атмосфера мусоидат мекунанд, балки инчунин метавонанд истеҳсоли анъанавии кимиёвии доруворӣ ва компонентҳои фаъолро бо равандҳои биологии бетарафи карбон иваз кунанд. Тадқиқоти нав равандеро нишон медиҳад, ки тавассути он кислотаи формик метавонад барои табдил додани гази карбон ба маводи арзишманд барои саноати биохимиявӣ истифода шавад.
Бо назардошти афзоиши партовҳои газҳои гулхонаӣ, ҷудокунии карбон ё ҷудокунии гази карбон аз манбаъҳои бузурги партовҳо масъалаи муҳим аст. Дар табиат, азхудкунии гази карбон миллионҳо сол боз идома дорад, аммо қудрати он барои ҷуброни партовҳои антропогенӣ кофӣ нест.
Тадқиқотчиён таҳти роҳбарии Тобиас Эрб аз Институти микробиологияи заминӣ. Макс Планк аз асбобҳои табиӣ барои таҳияи усулҳои нави фиксатсияи гази карбон истифода мебаранд. Онҳо ҳоло дар таҳияи роҳи сунъии мубодилаи моддаҳо муваффақ шудаанд, ки аз кислотаи формик формальдегиди хеле реактивӣ истеҳсол мекунад, ки метавонад миёнаравии имконпазир дар фотосинтези сунъӣ бошад. Формальдегид метавонад мустақиман ба якчанд роҳҳои мубодилаи моддаҳо ворид шавад, то дигар моддаҳои арзишмандро бидуни ягон таъсири заҳролуд ба вуҷуд орад. Мисли раванди табиӣ, ду компоненти асосӣ лозим аст: энергия ва карбон. Аввалинро на танҳо нури мустақими офтоб, балки инчунин бо барқ ​​​​таъмин кардан мумкин аст - масалан, модулҳои офтобӣ.
Дар занҷири арзиш манбаъҳои карбон тағйирёбандаанд. Дар ин ҷо гази карбон ягона вариант нест, мо дар бораи ҳамаи пайвастагиҳои алоҳидаи карбон (кислотаҳои сохтмонии C1) сухан меронем: оксиди карбон, кислотаи формик, формальдегид, метанол ва метан. Аммо, қариб ҳамаи ин моддаҳо ҳам барои организмҳои зинда (оксиди карбон, формальдегид, метанол) ва ҳам барои сайёра (метан ҳамчун гази гулхонаӣ) хеле заҳролуд мебошанд. Танҳо пас аз безарар кардани кислотаи формик то шакли асосии он, бисёр микроорганизмҳо консентратсияи баланди онро таҳаммул мекунанд.
Марен Наттерманн, муаллифи аввали ин таҳқиқот, таъкид мекунад: «Кислотаи формик манбаи хеле умедбахши карбон аст. Аммо табдил додани он ба формальдегид дар шароити in vitro хеле энергияталаб аст». Ин аз он сабаб аст, ки формат, намаки формат, ба осонӣ ба формальдегид табдил дода намешавад. «Байни ин ду молекула монеаи ҷиддии кимиёвӣ вуҷуд дорад ва пеш аз он ки мо реаксияи воқеиро анҷом диҳем, мо бояд онро бо ёрии энергияи биохимиявӣ - АТФ - паси сар кунем».
Ҳадафи муҳаққиқон ёфтани роҳи иқтисодӣтар буд. Дар ниҳоят, ҳар қадар энергияи камтар барои ворид кардани карбон ба мубодилаи моддаҳо лозим бошад, ҳамон қадар энергияро барои ҳавасмандгардонии афзоиш ё истеҳсолот истифода бурдан мумкин аст. Аммо дар табиат чунин роҳ вуҷуд надорад. Тобиас Эрб мегӯяд: "Кашфи ферментҳои гибридӣ бо вазифаҳои сершумор эҷодкориро талаб мекард. Аммо, кашфи ферментҳои номзад танҳо оғоз аст. Мо дар бораи реаксияҳое сухан меронем, ки онҳоро якҷоя ҳисоб кардан мумкин аст, зеро онҳо хеле сустанд - дар баъзе мавридҳо, барои як фермент камтар аз як реаксия дар як сония рух медиҳад. Реаксияҳои табиӣ метавонанд бо суръати ҳазор маротиба тезтар идома ёбанд." Марен Наттерман мегӯяд, ки дар ин ҷо биохимияи синтетикӣ ба кор меояд: "Агар шумо сохтор ва механизми ферментро донед, шумо медонед, ки дар куҷо дахолат кунед. Ин фоидаи калон дошт."
Беҳсозии ферментҳо якчанд равишро дар бар мегирад: мубодилаи махсуси блокҳои сохтмонӣ, тавлиди мутатсияҳои тасодуфӣ ва интихоби иқтидор. "Ҳам формат ва ҳам формальдегид хеле мувофиқанд, зеро онҳо метавонанд ба деворҳои ҳуҷайра ворид шаванд. Мо метавонем ба муҳити парвариши ҳуҷайра формат илова кунем, ки ферментеро ба вуҷуд меорад, ки формальдегиди ҳосилшударо пас аз чанд соат ба ранги зарди ғайритоксикӣ табдил медиҳад", - гуфт Марен. Наттерманн шарҳ дод.
Натиҷаҳо дар чунин муддати кӯтоҳ бе истифодаи усулҳои баландсифат имконнопазир мебуданд. Барои ин, муҳаққиқон бо шарики саноатии Festo дар Эсслинген, Олмон ҳамкорӣ карданд. "Пас аз тақрибан 4000 тағйирот, мо ҳосили худро чор маротиба зиёд кардем", мегӯяд Марен Наттерманн. "Ҳамин тариқ, мо заминаро барои афзоиши микроорганизми намунавии E. coli, ки аспи микробӣ дар биотехнология аст, дар кислотаи формик офаридем. Аммо, дар айни замон, ҳуҷайраҳои мо танҳо метавонанд формальдегид истеҳсол кунанд ва минбаъд табдил дода наметавонанд."
Дар ҳамкорӣ бо ҳамкори худ Себастян Винк аз Институти физиологияи молекулавии растаниҳо. Муҳаққиқони Макс Планк айни замон штаммеро таҳия мекунанд, ки метавонад мобайнҳоро қабул кунад ва онҳоро ба мубодилаи моддаҳои марказӣ ворид кунад. Ҳамзамон, даста бо як гурӯҳи корӣ дар Институти табдили энергияи химиявӣ тадқиқотро оид ба табдили электрохимиявии гази карбон ба кислотаи формик анҷом медиҳад. Макс Планк таҳти роҳбарии Уолтер Лейтнер. Ҳадафи дарозмуддат эҷоди "платформаи ягона барои ҳама" аз гази карбон, ки тавассути равандҳои электробиохимиявӣ ба маҳсулоте ба монанди инсулин ё биодизел истеҳсол мешавад, мебошад.
Адабиёт: Марен Наттерманн, Себастьян Венк, Паскал Пфистер, Ҳай Хе, Сынг Хванг Ли, Витолд Шимански, Нилс Гунтерманн, Файинг Жу “Таҳияи каскади нав барои табдил додани формати вобаста ба фосфат ба формальдегид дар шароити in vitro ва in vivo”, Леннарт Никел., Шарлотта Валлнер, Ян Зарзицки, Николь Пачия, Нина Гайсерт, Ҷанкарло Франсио, Валтер Лейтнер, Рамон Гонсалес ва Тобиас Ҷ. Эрб, 9 майи соли 2023, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
SciTechDaily: Макони беҳтарин хабарҳои технологӣ аз соли 1998 инҷониб. Аз хабарҳои охирини технологӣ тавассути почтаи электронӣ ё шабакаҳои иҷтимоӣ огоҳ бошед. > Дайҷести почтаи электронӣ бо обунаи ройгон
Муҳаққиқони Лабораторияҳои Колд Спринг Харбор муайян карданд, ки SRSF1, сафедае, ки пайвастшавии РНК-ро танзим мекунад, дар гадуди зери меъда зиёд мешавад.