Те же самые линии могут также произвести предшественников фармацевтических препаратов, биопластмасс, гербицидов, моющих средств, и больше.«Большой вклад – то, что мы смогли программировать клетки, чтобы сделать определенных топливных предшественников», сказала Памела Сильвер, доктор философии, Преподаватель Ядра Института Wyss, профессор Системной биологии в Медицинской школе Гарварда, и ведущий автор исследования.Новое биотопливо необходимо для автомобилей и других транспортных средств. Этанол, самое популярное биотопливо на рынке, упаковывает только две трети энергия бензина, и содержащее этанол топливо также разъедает трубы, баки, и другая инфраструктура раньше транспортировала и хранила бензин.
Между тем сам горящий бензин добавляет огромные количества углекислого газа к атмосфере и полагается на истощающуюся поставку в мире нефти.Все же бензин производит больше энергии, чем текущее биотопливо, когда сожжено в двигателе внутреннего сгорания и остается жидкостью в температурах в пределах от периода сильной жары Техаса к внезапному похолоданию Северной Дакоты.
Кроме того, сотни миллионов автомобилей во всем мире построены, чтобы работать на нем.Серебро и ее команда ищут новые способы сделать подобное бензину биотопливо, которое могло храниться на автозаправочных станциях и использоваться, чтобы заправить автомобили, которые мы уже имеем.
Чтобы развивать их, они включили в список культовую лабораторную бактерию E. coli, чтобы помочь сделать предшественников бензина названными жирными кислотами – упакованные энергией молекулы, содержащие цепи атомов углерода обрамляемый с водородными атомами, которые могут быть легко преобразованы в топливо.Определенно, они сосредотачиваются на жирных кислотах средней цепи – те с цепями между четырьмя и 12 углеродом долго. Жирные кислоты с более короткими цепями не хранят достаточно энергии быть хорошим топливом, и они имеют тенденцию испаряться легко, в то время как те с цепями дольше, чем 12 углерода слишком восковые.
Но жирные кислоты средней длины – просто правильная длина, которая будет преобразована в упакованное энергией жидкое топливо для двигателей внутреннего сгорания.Сегодня нефтеперерабатывающие заводы производят комплексы средней длины цепи из сырой нефти. Но «вместо того, чтобы использовать нефтепродукты, у Вас могут быть микробы, или другие живые организмы делают это для Вас», сказало Серебро.
Чтобы достигнуть это, Джо Торелла, доктор философии, и Тайлер Форд, аспиранты Системной биологии Медицинской школы Гарварда в лаборатории Серебра и ведущие соавторы газеты, щипнули E. coli метаболический путь, который производит жирные кислоты. Определенно, они выпускали серийно жирную кислоту с восемью углеродом, названную octanoate, который может быть преобразован в октан.
В этом пути углерод от сахара, который ест бактерия, течет через путь как река, становясь более длинным, как это течет. Сектор Downstream, это выходит как жирная кислота длинной цепи.Torella и Форд сначала частично ставили заслон реку и построили ирригационную канаву, используя препарат, который блокирует ферменты, которые расширяют цепи жирной кислоты.
Эта вызванная средняя цепь жирные кислоты, чтобы объединить позади дамбы, все еще позволяя достаточному количеству реки течь для бактерий, чтобы построить их мембраны и остаться в живых. Стратегия увеличила урожаи octanoate, но препарат слишком дорогой для процесса, который будет расширен.По этой причине ученые попробовали вторую стратегию, которая могла быть расширена с большей готовностью. Они позволяют клеткам расти, затем ставил заслон реку, используя генетическую уловку.
Они также генетически изменили второй фермент, который обычно строит жирные кислоты длинной цепи, таким образом, что он расширяет жирные кислоты на восемь углерода и больше.Эта двухаспектная стратегия – плюс некоторые другие генетические зажимы и складки, чтобы помешать реке отклоняться другими способами – дала ученым, о которых все же сообщили самые высокие урожаи octanoate.
«Мы нашли, останавливаемся ли мы вверх по реке – если мы замедляем удлинение жирной кислоты – мы поощрили создание жирных кислот средней цепи», сказал Торелла.«Устойчивость – одна из самых больших проблем, с которыми мы сталкиваемся сегодня, и развитие мощного биотоплива, чтобы заменить бензин является основной проблемой в области», сказал Дон Ингбер, Доктор медицины, доктор философии, Директор-основатель Института Wyss. «Используя изобретательные стратегии синтетической биологии спроектировать микробы так, чтобы они могли произвести октан, команда Пэм сделала гигантский шаг к справлению с этой проблемой».Затем, ученые планируют инженеру Э. coli, чтобы преобразовать octanoate и другие жирные кислоты в alcohols, сами потенциальные топливные молекулы, и всего один химический шаг далеко от октана.
Эта работа финансировалась энергией агентства Проекта Перспективного исследования Министерства энергетики (ARPA-E) и Национальным научным фондом. В дополнение к Серебру, Torella и Форду, исследовательская группа включала Скотта Кима и Аманду Чен, студентов в команде Серебра, и Джеффри Вея, доктора философии, Старшего научного сотрудника из Института Wyss.