Bilim İnsanları Yakıt Üretimi İçin Bakteri ve Maya Kolonisini Stabilize Ediyor

Princeton’daki araştırmacılar, ışığı kullanmak için bir teknoloji geliştirdiler. Mikroorganizma kolonisinin büyümesini ışık atımları ile kontrol etmeye ve kimyasalların daha verimli üretimi için durumunu stabilize etmeye yardımcı olur.

Birlikte büyüdüğünde, maya ve E. coli genellikle rekabet eder ve en hızlı büyüyen tür diğerlerinden daha iyi performans gösterir. Bu, mikrobiyal topluluğu yok eder ve kimyasalların üretimini engeller.

Bir bilim adamları ekibi, bir E. coli (Escherichia coli) ve ekmek mayası (Saccharomyces cerevisiae) bakterisi kolonisi tasarladı. Her suş, kimyasalların üretiminden sorumlu genleri içeriyordu. Özellikle, modern bir biyoyakıt olan izobütil asetat ve bir anti-inflamatuar madde olan naringenin üretimi anlamına geliyordu.

İlk kolonide, genetiği değiştirilmiş E. coli, şekerleri çevreye salınan izobütanole dönüştürür. Maya daha sonra bu izobütanolü emer ve onu istenen son ürün olan izobütil asetata dönüştürür.

Bu işlev ayrımı yeni bir fikir değil. Araştırmacılar, birden fazla mikrop kullanarak, yaratığın vücudunda, etkinliğini daha da tehlikeye atabilecek aşırı kapsamlı genetik modifikasyonlardan kaçınıyorlar. Bu yaklaşım, tek tek hücreler üzerindeki stresi azaltır ve vücuttaki metabolik süreçleri optimize eder.

Sorun, suşların birlikte çalışacak veya etkin bir şekilde bir arada var olacak şekilde programlanmamasıdır. Tipik olarak, Escherichia coli ve maya ışık kontrolü olmadan birlikte büyütüldüğünde, koli mayayı değiştirir çünkü çok daha hızlı büyür.

Stabilize Ediliyor

Geçmişte, iki türün birbirine bağlı olduğu koşullar yaratmak gibi zarif çözümler önerildi. Ancak bu tür stratejiler, büyümeyi kontrol etmeyi ve fermantasyon sırasında kimyasal üretim için kolonilerin bileşimini optimize etmeyi zorlaştıran başlangıç ​​popülasyonlarının hesaplanmasına dayanır. Başka bir deyişle, başlangıç ​​kadrosu ve oranlar değişse bile, bundan sonra ne olacağı üzerinde hiçbir kontrol yoktur. Işık böyle bir kontrol aracı sağlar.

Deneyde ekip, belirli bir E.coli/maya oranı veya yakıt üretim düzeyi elde etmeye çalışmadı. Bir ilkeyi kanıtlamak ve optogenetiğin (gen ekspresyonunu kontrol etmek için ışığın kullanılması) prensipte mahsullerin istenen bir bileşimde birlikte istikrarlı bir şekilde büyümesine yardımcı olmak için kullanılabileceğini göstermek istediler. Ve ayrıca – ilgilenilen kimyasalların üretimini geliştirmek. Optogenetik, daha önce birlikte yaşayan kültürleri stabilize etmek için kullanılmamıştı. Tipik olarak ışık, hücresel süreçleri incelemek için kullanılır, ancak metabolizmayı kontrol etmek için ışığın kullanımı giderek daha popüler hale geliyor.

Araştırmacılar, komşu bitkileri ışık darbelerine maruz bırakarak, istenen kimyasalın daha fazlasının üretildiği koşulları belirlediler. En yüksek kimyasal üretimi, orta derecede ışığa maruz kalmaktan kaynaklanmıştır. Çalışma, ışığa duyarlı bir suş kullanımına kıyasla ışık kontrollü bir bakteri suşu kullanıldığında izobütil asetatın nihai üretiminin %83 daha yüksek olduğunu buldu.

Bilim insanları, bu çalışmanın farklı alanlarda ortak kültürlerin daha geniş ve daha başarılı kullanımına kapı açtığını söyledi. Örneğin, mikrobiyal topluluklar, birkaç organizmanın aynı anda farklı kirleticileri yiyeceği durumlarda biyoremediasyon için faydalı olabilir. Birlikte yetiştirme, tarım ve gıda teknolojilerinin yanı sıra mikrobiyomların incelenmesi için de faydalı olabilir.