Washington University in St.Louis araştırmacıları, koli basili bakterisinin protein yapısını değiştirerek biyoyakıt üretimi sürecinin verimini artırmayı başardı

Koli basili çoğunlukla zararlı bir bakteri olarak değerlendirilse de, araştırmacılar çoğnulukla laboratuvar ortamında insanları hasta etme özelliklerinden arındırılmış fakat yine de hızlı büyüyebilen bir türünü kullanıyor. Bu özelliği bakterinin minik fabrikalara dönüştürülmesini mümkün kılıyor. Kimyasal özellikleri sağlandığında, Koli basili’nin yüksek miktarda biyoyakıtlar, farmasötikler ve diğer yararlı ürünler üretme potansiyeli ortaya çıkıyor.

Bu mantıktan yola çıkan Washington University in St.Louis araştırmacıları, Koli basili’nde bazı belli başlı biyoyakıtların üretimini çok daha verimli hale getirecek yeni bir yöntem geliştirdiler. Yrd. Doç. Dr. Fuzhong Zhang ve ekibi, bakteride biyoyakıt üretimi sürecinde karşılaşılan büyük bir zorluğu ortadan kaldırmayı başardıklarını Metabolic Engineering’de yayınlanan makalede detaylandırdılar.

Dallı zincirli yağ asitleri (BCFA), soğuğa dayanıklı ve geliştirilmiş soğuk akış biyoyakıtlarının üretiminde önemli öncüler. Gelgelelim, bunu bakteride üretmek zor. Bakteriler dallı zincirli yağ asitleri yanı sıra, yakıt varlıkları düşük düz zincirli yağ asitleri (SCFA) de üretiyor. Bu durumda, BCFA ile SCFA’i birbirlerinden ayrıştırmanın zorluğunun göğüslenmesi gerekiyor.

“İşlem açısından, sıradan bakteri çoğunlukla düz zincirli yağ asitleri üretiyor.” diyen Zhang, bunun kullanılabilecek en iyi yakıt olmadığının altını çiziyor. Halihazırda kullanılan tekniklerde elde edilen dallı zincirli yağ asit konsantrasyonu en iyi ihtimalle yüzde 20 iken, BCFA ile SCFA’yı ayrıştırmak ve daha sonra ortaya çıkan konsantrasyonu zenginleştirmek için başlı başına yeni bir kimyasal sürece daha ihtiyaç duyuluyor. Bu çok fazla efor anlamına gelirken, bir hayli de maliyet yaratıyor.

Zhang ve ekibinin geliştirdiği yaklaşım ise organizmayı yüzde 100’e yakın BCFA üretebilecek şekilde yeniden tasarlıyor.

Zhang’ın laboratuvarı daha önce Koli basili’ndeki SCFA konsantrasyonunu düşürmenin yollarına dair araştırmalar gerçekleştiriyordu. Yayınlanan son bilimsel makale, eforların bir sonraki aşamaya getirildiğinin habercisi. Bakteriyi kimyasal açıdan etkileyen iki farklı protein yolu geliştiren araştırmacılar, bu sayede BCFA üretim sürecindeki en büyük dar boğaz olarak görülen sorunu aşmayı başardılar. Makalede, protein yollarının Koli basili’nin BCFA üretimini yüzde 80 oranında artırdığı belirtildi.

Zhang’ın ekibinden doktora öğrencisi ve makalenin baş yazarı Gayle Bentley şöyle açıklıyor: “Çok daha yüksek kalite. Birçok insan SCFA yakıtlar yapıyor ve bu önemli bir iş fakat bizim elde ettiğimiz artırılmış kaliteden yoksunlar. Aradaki fark bir hayli büyük.”

‘Büyük dar boğazın’ etrafından dolanmayı başaran Zhang ve Bentley, buluşlarının uygulama alanının diğer BCFA ayrıştırma süreçlerinde kullanılma potansiyeli olduğunu belirtiyor.

“Yağ asitleri formunda ürettiğimiz bileşikler nutrasötik açıdan faydalı ve anti-tümör bileşik olarak verimliler.” diyen Bentley şöyle açıklıyor, “Ayrıca neonatal nekrotizan enterokolit’i engelleme ve iyileştirmede de verimli olduklarını gördük. Bu bileşikleri orijinal kaynaklarından ayrıştırmak bir hayli maliyetli fakat süreç bu platform ile ekonomik açıdan uygulanabilir hal alıyor.”

Zhang ise şunları ekliyor, “Bunun çok daha farklı ürünler ve uygulama alanlarında uygulanabilecek bir platforma doğru atılan çok önemli bir adım olduğuna inanıyoruz.”

Zhang, ABD İleri Savunma Araştırma Projeleri Kurumu (DARPA), Ulusal Bilim Vakfı, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA), Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Birimi tarafından ödüllere layık görülmüş genç bir bilim adamı. Araştırmalarına Washington University in St.Louis’deki laboratuvarında sürdüren Zhang, buluşunun patent ve lisanslama süreçleri için üniversitenin teknoloji transfer ofisi ile çalışıyor.

Zhang ve ekibinin araştırması DARPA tarafından fonlandı.


Kaynak

Yukarıdaki içerik, Washington University in St.Louis tarafından İngilizce dilinde yayınlanan materyaller kullanılarak Türkçe’ye çevrilmiştir. Stil ve uzunluk için yapısal değişikliklere uğratılmıştır.

Akademik Dergi Referansı

  1. Gayle J. Bentley, Wen Jiang, Linda P. Guamán, Yi Xiao, Fuzhong Zhang.Engineering Escherichia coli to produce branched-chain fatty acids in high percentages. Metabolic Engineering, 2016; 38: 148 DOI:1016/j.ymben.2016.07.003
Paylaş

Cevapla