Micróbios produtores de butanol - 1

Armadilha cinética para produzir micróbio produtor de butanol

Luke Geiver; Using kinetic trapping to make superior butanol-producing microbe; March 10, 2011 - www.ethanolproducer.com

Michelle Chang, professora assistente de química da Universidade da Califórnia-Berkeley e sua equipe estão trabalhando para encontrar um caminho melhor para a produção de n-butanol. Agora, depois de três anos, Chang acredita ter encontrado. Usando uma abordagem chamada armadilha cinética, a equipe foi capaz de alterar uma via enzimática em E. coli que produz 10 vezes mais n-butanol do que outros micróbios. Com base nas enzimas encontradas no Clostridium (Clostridium acetobutylicum)  uma bactéria produtora de butanol que vários pesquisadores usaram como ponto de partida para processos com base em enzimas promissoras para n-butanol, a equipe criou uma via sintética na E. coli.

"Outras pessoas estão interessadas em fazer isso", disse Chang, e alguns até realizaram um trabalho similar, mas, observou, a maioria dos pesquisadores está "presa a meio grama por litro". A equipe de Chang, em vez disso, olhou os estrangulamentos que mantêm o  Clostridium capaz de produzir uma grande quantidade de produto. "Clostridium faz o n-butanol", disse ela, "mas seu objetivo não é fazer o máximo possível". Um dos problemas com a via enzimática responsável pela produção de n-butanol na bactéria é a capacidade da via para obter reações reversas . "As enzimas vão para a frente e para trás e algumas realmente favorecem a reação reversa", disse Chang. "Se você olhar para qualquer coisa em que você possa acumular níveis realmente elevados (como o etanol), você realmente tem o que chamamos de reação irreversível".

Na produção de etanol, uma molécula de gás é separada, e uma vez que a divisão ocorre, a molécula não pode voltar. Chang disse que devido a sua equipe reconhecer a diferença na via do n-butanol em comparação com a do etanol, ela e sua equipe decidiram se afastar de introduzir um bloco naquela via e, em vez disso, olhou para como alterar ou atrapalhar a possibilidade da reação reversa. "O que fizemos é abrandar a reação de global, dado que é lenta em comparação com o progresso ‘para a frente’ ", disse ela. "Era basicamente uma questão de velocidade". Esse processo, abrandando a reação das costas em relação à velocidade da reação direta que efetivamente faz a reação parecer irreversível, é o que Chang chama de armadilha cinética e foi o principal motivo pelo qual sua equipe foi capaz para criar um micróbio de E. coli capaz de produzir mais n-butanol. "Em um sistema sintético, você pode perguntar o que está fora das funções naturais", disse ela. "Por isso, mudamos a enzima nativa por uma outra que mostra esse diferente comportamento".

O trabalho foi financiado pela UC Berkeley, bem como por várias outras fundações, incluindo o Dow Sustainable Products and Solutions Program. Chang disse que ela e sua equipe passaram quase 60 horas por semana trabalhando na pesquisa e esperam continuar seu trabalho para criar uma via de n-butanol adequada para leveduras. Ela espera ter uma descoberta semelhante nos próximos três anos e já foi contatada por algumas empresas sobre seu trabalho. "Eu pessoalmente não sinto que é hora disso, a menos que seja alguém que procura ajudar a desenvolver a tensão para um ambiente industrial", disse ela. "Alguém me perguntou qual era o seu momento de "Ah-ha!"... (Eureka!) Eu disse-lhes que você tem um momento de "Ah-ha!", mas leva cerca de seis meses a um ano para ver isso se concretizar cientificamente".

Versão de texto para citação em artigo formal de produção de biocombustíveis:

Bactérias, como o E. coli, ou Lactobacillus brevis, com enzimas modificadas com base nas disponíveis nas bactérias do gênero Clostridium permitem a produção de n-butanol com alta eficiência. A técnica é adaptável a leveduras como n-butanol Saccharomyces cerevisiae.

Leitura recomendada

Apresentação: Biofuels in Bacteria and Complex Genetic Circuits - 2012.igem.org

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Revisão bibliográfica

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