درک متابولیسم باکتریها می تواند تولید سوخت زیستی را بهبود بخشد


هنرمند E. coli و زنجیر. اعتبار: PNNL

یک مطالعه جدید نشان می دهد که چگونه باکتری ها مواد شیمیایی تولید شده با خوردن “غذا” را کنترل می کنند. روشنگری می تواند به موجوداتی منجر شود که کارآیی بیشتری در تبدیل گیاهان به سوخت های زیستی دارند.

این مطالعه که توسط دانشمندان UC Riverside و آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام تألیف شده است ، در سال 2007 منتشر شد مجله رابط انجمن سلطنتی.

در این مقاله ، نویسندگان مدل سازی ریاضی و محاسباتی ، الگوریتم های هوش مصنوعی و آزمایشاتی را نشان می دهند که سلول ها مکانیسم های ایمنی دارند که از تولید بیش از حد واسطه های متابولیکی جلوگیری می کند.

واسطه های متابولیکی مواد شیمیایی هستند که در واکنش متابولیسم هر واکنش را به یکدیگر متصل می کنند. کلید اصلی این مکانیسم های کنترل آنزیم هایی هستند که واکنش های شیمیایی را درگیر در عملکردهای بیولوژیکی مانند رشد و تولید انرژی تسریع می کنند.

یکی از نویسندگان این مطالعه ، استاد ریاضی ریاضی UCR و ” دانشمند محاسبات از آزمایشگاه ملی اقیانوس آرام ویلیام کان.

آنزیم ها نمی توانند مقادیر بیش از حد واسطه های متابولیکی تولید کنند. آنها مقداری تولید می کنند که با مقدار زیادی از آن محصول موجود در سلول کنترل می شود.

کانون گفت: “به این ترتیب غلظت متابولیت ها آنقدر زیاد نمی شود که مایع درون سلول به ضخیم و ضخیم شدن ملاس تبدیل شود ، که می تواند باعث مرگ سلول شود.”

یکی از موانع ایجاد سوخت های زیستی که از نظر قیمت نفت قابل رقابت هستند ، عدم کارایی در تبدیل مواد گیاهی به اتانول است. به طور معمول ، باکتریهای E. coli برای تجزیه لیگنین ، قسمت سخت دیواره سلولهای گیاه طراحی شده اند تا بتوانند به سوخت تبدیل شوند.

مارک آلبرت ، یکی از نویسندگان این تحقیق و استاد برجسته ریاضیات ، گفت که این مطالعه بخشی از پروژه ای بود برای درک نحوه کار باکتری ها و قارچ ها برای تأثیر بر ریشه گیاهان تولید شده برای سوخت های زیستی.

كانون گفت: “یكی از مشكلات باكتری های مهندسی شده برای سوخت های زیستی این است كه در بیشتر مواقع ، این فرآیند باعث می شود كه باكتری ها بیمار شوند.” “ما آنها را تشویق به تولید بیش از حد پروتئین می کنیم و ناراحت کننده می شود – آنها می توانند بمیرند. آنچه در این مطالعه آموخته ایم می تواند به ما کمک کند هوشمندانه تر آنها را طراحی کنیم.”

دانستن اینکه کدام یک از آنزیم ها باید از تولید بیش از حد جلوگیری شود ، می تواند به دانشمندان کمک کند سلول هایی را تولید کنند که بیشتر از آنچه می خواهند و کمتر از آنچه که نمی خواهند ، تولید کنند.

این مطالعه با استفاده از تئوری کنترل ریاضی ، که نحوه کنترل سیستم ها را یاد می دهد ، و همچنین یادگیری ماشین برای پیش بینی اینکه آنزیم ها برای جلوگیری از تجمع بیش از حد متابولیت ها باید کنترل شوند.

در حالی که این مطالعه به بررسی متابولیسم مرکزی تولید انرژی سلول در آینده می پردازد ، Cannon گفت كه تیم تحقیقاتی مایل است سایر جنبه های متابولیسم سلول را بررسی كند ، از جمله متابولیسم ثانویه – نحوه ساخت پروتئین ها و DNA – و فعل و انفعالات بین سلول ها.

کانون گفت: “من در آزمایشگاهی کار کردم که چنین کارهایی را با دست انجام می داد و ماه ها طول کشید تا بفهمم چگونه یک آنزیم خاص را تنظیم می کنم.” “اکنون ، با استفاده از این روش های جدید ، ممکن است ظرف چند روز اتفاق بیفتد ، که بسیار هیجان انگیز است.”

وزارت انرژی ایالات متحده در تلاش برای ایجاد تنوع در منابع انرژی کشور ، این پروژه تحقیقاتی سه ساله را با کمک 2.1 میلیون دلار تأمین می کند.

این پروژه همچنین بخشی از یک ابتکار گسترده تر در دوره مرکز بین رشته ای تازه تاسیس برای مدل سازی کمی در زیست شناسی در UCR است.

اگرچه این پروژه بر روی متابولیسم باکتری متمرکز است ، توانایی یادگیری نحوه تنظیم و کنترل سلولها نیز می تواند به توسعه استراتژیهای جدید کنترل بیماری کمک کند.

آلبرت گفت: “ما بر روی باکتری ها تمرکز می کنیم ، اما همین مکانیسم های بیولوژیکی و روش های مدل سازی برای سلول های انسانی که تنظیم نشده اند اعمال می شود ، این همان چیزی است که در صورت ابتلا به سرطان در فرد اتفاق می افتد.” “اگر واقعاً می خواهیم بفهمیم که چرا یک سلول رفتاری مانند آن دارد ، باید این مقررات را درک کنیم.”


صفحه های CRISPRi منابع ثبات متابولیک را در E. coli نشان می دهد


اطلاعات بیشتر:
ساموئل بریتون و همکاران ، فعالیتهای آنزیمی با غلظت متابولیت و ظرفیت حلال در سلول پیش بینی شده است مجله رابط انجمن سلطنتی (2020) DOI: 10.1098 / rsif.2020.0656

تهیه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا ، ریورساید

نقل قول: درک متابولیسم باکتری می تواند تولید سوخت زیستی را بهبود بخشد (2020 ، 3 دسامبر) ، بازیابی شده در 3 دسامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-12- باکتریا-متابولیسم-تولید سوخت-سوخت .html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*