用于酵母细胞生物工厂的太阳能电池板

2019-03-17 20:47 太阳能电池板

 

  基因工程微生物如细菌和酵母持久往后被用作出产工场来出产药物和慎密化学品。比来,钻研职员起初将细菌与半导体工夫连结起来,相同于屋顶上的太阳能电池板,从光中采集能量,当与微生物表表连结时,可能进步其生物合成潜力。

  第一个“生物 - 无机搀和体例”(生物杂化体)重要聚积正在大气二氧化碳的固定和代替能源的出产上,固然很有愿望,但它们也揭示了闭头的挑衅。比如,迄今为止,由有毒金属造成的半导体直接拼装正在细菌细胞上,而且正在此流程中往往会损害它们。其它,最初闭心固碳微生物将产物范畴范围正在相对简略的分子中;倘若可能基于装备有更庞杂代谢的微生物来天生生物杂化物,那么它将为出产可用于很多利用的更大范畴的化学品启发新的途径。

  现正在,正在科学钻研中,由哈佛大学生物启示工程学院和John A. Paulson工程与利用科学学院(SEAS)的焦点学院成员Neel Joshi和博士后钻研员Junling Guo和MiguelSustegui指引的多学科团队先容了合适这些挑衅的高合适性管理计划。

  “固然咱们的战略正在观念上作战正在由咱们的合营家Daniel Nocera和其他人打算的早期细菌生物杂交体例的根本上,但咱们将观念扩展到酵母 - 一种依然是工业主力且正在遗传上易于操作的生物体 - 操纵模块化半导体这种因素为酵母的代谢机造供应生化能量而不会出现毒性,“Joshi博士说,他是Wyss钻研所的焦点教练和SEAS的副教育。合伙作家Nocera是哈佛大学的Patterson Rockwood能源教育。行动拉拢操作的结果,酵母出产莽草酸的材干显着巩固,莽草酸是抗病毒药物达菲的紧张前体,其他几种药物,养分保健品和慎密化学品。

  面包酵母酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)天然地出现莽草酸以出现少罕用于合成卵白质和其他生物分子的构修块。然而,通过遗传装束酵母的中央代谢,钻研职员使细胞也许将其重要养分起原(糖葡萄糖)所含的更多碳原子网络到出现莽草酸的途径中,并防范碳流失到代替途径中。阻挠他们中的一个。

  “规则上,莽草酸加多的碳通量应当导致更高的产物水准,但正在寻常酵母细胞中,咱们阻挠以进步产量的代替途径,紧张的是,还供应了为莽草酸的结果一步供应燃料所需的能量。酸产量,“拉拢第一作家MiguelSustegui博士说,他是化学工程师,Joshi团队的前博士后钻研员,现正在是Joyn Bio LLC的科学家。为了进步碳更有用但耗能的工程化莽草酸途径,“咱们假设咱们可能天生相干的能量领导分子NADPH,而不是采用光捉拿半导体的生物搀和伎俩。”

  为了完毕这一标的,Sustegui与该钻研的另一位合伙对应和合伙第一作家,现正在是Joshi测验室化学和质料科学体验的博士后钻研员Junling Guo博士合营。他们打算了一种操纵磷化铟行动半导体质料的战略。“为了使半导体元件真正模块化和无毒,咱们用自然多酚基”胶水涂覆磷化铟纳米颗粒,这使咱们也许将它们附着正在酵母细胞表表,同时使细胞与细胞绝缘。金属的毒性,“郭说。

  当牵造到细胞表表并被映照时,半导体纳米粒子从光中采集电子(能量)并将它们交给酵母细胞,酵母细胞将它们穿过它们的细胞壁进入它们的细胞质。正在那里,电子提拔了NADPH分子的水准,现正在可认为莽草酸生物合成供应燃料。“酵母生物杂交细胞,当保管正在黯淡中时,大家出现更简略的有机分子,如甘油和乙醇;但当闪现正在光泽下时,它们很容易改动为莽草酸出产形式,产物水准进步了11倍,向咱们浮现从光进入细胞的能量改变相当有用,“乔希说。

  “这种可扩展的伎俩为来日的生物搀和工夫创作了一个全新的打算空间。正在来日的发愤中,半导体的本质和基因工程酵母细胞的类型可能以即插即用的方法变更,以扩展创修工艺的类型和范畴的生物成品,“郭说。

  “创作光捉拿,活细胞修造可能从基本上转换咱们与天然处境互动的方法,让咱们正在能源,药品和化学商品的打算和出产方面更具创作性和有用性,”Wyss Institute创始总监说。 Donald Ingber,医学博士,博士,同时也是HMS血管生物学的Judah Folkman教育和波士顿儿童病院的血管生物学项目,以及SEAS的生物工程教育。