Wetenschap
Voor duurzame vliegtuigbrandstof ontwikkelen onderzoekers een veelbelovend micro-organisme voor de productie van precursoren
Duurzame vliegtuigbrandstoffen gemaakt uit hernieuwbare koolstofbronnen kunnen de uitstoot van kooldioxide verminderen en de klimaatverandering helpen verzachten. Isoprenol is een chemische stof die betrokken is bij de productie van een mengsel van biobrandstoffen voor vliegtuigen, genaamd 1,4-dimethylcyclooctaan (DMCO). Blendstocks zijn chemicaliën die worden gecombineerd met andere chemicaliën om brandstof te creëren. Onderzoekers hebben isoprenol in verschillende microbiële gastheren geproduceerd.
Pogingen om duurzame vliegtuigbrandstof te maken zouden er echter baat bij hebben als isoprenol zou kunnen worden gemaakt in micro-organismen die fermenteerbare suikers uit plantaardig materiaal als koolstofbron gebruiken. De bacterie Pseudomonas putida (P. putida) zou zo'n micro-organisme kunnen zijn, maar er is engineering voor nodig om een optimale keuze te zijn. In dit onderzoek gebruikten wetenschappers geavanceerde computerhulpmiddelen om P. putida te ontwikkelen voor de productie van isoprenol.
Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Metabolic Engineering .
Onderzoekers gebruikten computationele modellering om doelen voor genbewerking te voorspellen en om het metabolisme in P. putida te optimaliseren om de productie van isoprenol te maximaliseren. Dankzij deze aanpak konden de onderzoekers doelen voor het bewerken van genen selecteren en prioriteren en daardoor een kleiner aantal gemanipuleerde stammen testen.
Ze bereikten de hoogste gerapporteerde isoprenolproductie voor P. putida. Dit is een belangrijke stap in de richting van een duurzaam bioproductieproces voor vliegtuigbrandstof.
Onderzoekers gebruikten een combinatie van computationele modellering en stamtechniek om de isoprenolproductie in P. putida te optimaliseren. Ze gebruikten meerdere op metabolische modellen gebaseerde benaderingen op genoomschaal om gen-knock-outdoelen te voorspellen en te prioriteren die zouden leiden tot verhoogde isoprenolopbrengsten. Hierdoor konden ze het aantal doelen dat ze nastreefden verminderen.
Daarnaast pasten ze bekende genetische bewerkingen toe om de productie van isoprenol verder te verbeteren en gebruikten ze proteomics om het proces te optimaliseren.
Het onderzoek bereikte een isoprenolproductietiter van 3,5 gram per liter, de hoogste gerapporteerde voor P. putida. De onderzoekers concludeerden dat hun trajectoptimalisatie daarom resulteerde in een tienvoudige verbetering van isoprenol in P. putida.
De onderzoekers suggereren dat er aanvullende verbeteringen moeten worden aangebracht om de isoprenolopbrengsten voor industriële toepassingen te verbeteren. De productie op commerciële schaal van isoprenol en DMCO op commerciële schaal vereist nog steeds aanvullende verbeteringen, zoals de opname van CRISPR-genbewerking en andere bioprocestechnologieën.