Een KAIST-onderzoeksteam voltooide een metabolische kaart die alle beschikbare strategieën en routes van chemische reacties in kaart brengt die leiden tot de productie van verschillende industriële biogebaseerde chemicaliën.

Het team werd geleid door Distinguished Professor Sang Yup Lee, die al tientallen jaren hoogwaardig metabolic engineering en systeemtechnisch onderzoek produceert, en maakte de kenmerkende chemicaliënkaart na zeven jaar onderzoek.

Het team presenteerde een zeer gedetailleerde analyse van metabolic engineering voor de productie van een breed scala aan industriële chemicaliën, brandstoffen, en materialen. Onderzoek naar de huidige trends in de biogebaseerde productie van chemicaliën in de industriële biotechnologie, het team onderzocht grondig de huidige status van industriële chemicaliën die zijn geproduceerd met behulp van biologische en/of chemische reacties.

Deze uitgebreide kaart zal naar verwachting dienen als een blauwdruk voor de visuele en intuïtieve inspectie van biologische en/of chemische reacties voor de productie van interesse uit hernieuwbare bronnen. Het team stelde ook een begeleidende poster samen om de synthetische routes van chemicaliën visueel weer te geven in de context van hun microbiële metabolisme.

Aangezien metabolic engineering steeds krachtiger is geworden in het aanpakken van beperkte fossiele hulpbronnen, klimaatverandering, en andere milieukwesties, het aantal microbieel geproduceerde chemicaliën die biomassa als koolstofbron gebruiken, is aanzienlijk toegenomen. De duurzame productie van industriële chemicaliën en materialen is onderzocht met micro-organismen als celfabrieken en hernieuwbare non-food biomassa als grondstof voor alternatieve aardolie. De engineering van deze micro-organismen is steeds efficiënter en effectiever geworden met behulp van metabolic engineering - een praktijk van engineering waarbij het metabolisme van levende organismen wordt gebruikt om een ​​gewenste metaboliet te produceren.

Met de oprichting van systems metabolic engineering - de integratie van metabolic engineering met tools en strategieën uit de systeembiologie, synthetische biologie en evolutionaire engineering - de snelheid waarmee micro-organismen worden ontwikkeld, heeft een ongeëvenaard tempo bereikt.

Om de huidige staat te evalueren waarin metabolisch gemanipuleerde micro-organismen een grote portfolio van industriële chemicaliën kunnen produceren, het team heeft de literatuur uitgebreid bestudeerd en op een poster in kaart gebracht. Deze resulterende poster, de bio-based chemical-kaart genoemd, presenteert synthetische routes voor industriële chemicaliën, die bestaan ​​uit biologische en/of chemische reacties.

Industriële chemicaliën en hun productieroutes worden gepresenteerd in de context van centrale koolstofmetabolismeroutes, aangezien deze belangrijke metabolieten dienen als voorlopers voor de te produceren chemicaliën. De resulterende biochemische kaart maakt de detectie en analyse van optimale synthetische routes voor een bepaalde industriële chemische stof mogelijk. Naast de affiche, de auteurs hebben een lijst samengesteld van chemicaliën die met succes zijn geproduceerd met behulp van micro-organismen en een lijst van de overeenkomstige bedrijven die ze commercieel produceren. Deze grondige literatuurstudie en de bijbehorende analytische samenvatting zullen een belangrijke bron zijn voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in de productie van chemicaliën uit hernieuwbare biomassabronnen.

Metabolisch gemanipuleerde micro-organismen hebben al een enorme bijdrage geleverd aan de duurzame productie van chemicaliën met behulp van hernieuwbare bronnen. Professor Lee zei dat hij een gedetailleerd overzicht wilde van de huidige staat en capaciteit van de productie van biogebaseerde chemicaliën.

"We zijn zo enthousiast dat deze recensie en poster de verdere discussie over de productie van belangrijke chemicaliën door middel van gemanipuleerde micro-organismen en ook gecombineerde biologische en chemische middelen op een duurzamere manier zal uitbreiden, " hij legde uit.