استفاده از GMO برای تثبیت کربن

موجودات زنده دست‌کاری ژنتیکی شده یا GMOs می‌توانند برای تولید غذاهای دست‌کاری ژنتیکی شده یا Frankenfood رشد پیدا کنند که برای انجام این کار از تثبیت فرانکن یا frankenfixtaion استفاده می‌کنند. تثبیت فرانکن، مسیر صنعتی تبدیل دی اکسید کربن اتمسفر به بیومس است.

در طی پروژه های موسسه ی ژنوم ایالات متحده، دانشمندان مسیر بیوسنتز جدیدی را برای تثبیت دی اکسید کربن استفاده کردند که در آن از یک آنزیم جدید تثبیت کننده استفاده شده که در حدود ۲۰ بار سریع‌تر از آنزیم هایی است که به‌صورت طبیعی مسئول دریافت دی اکسید کربن در گیاهان هستند.

در طی انجام پروژه، ۱۷ آنزیم مختلف از بین ۱۹ ارگانیسم در طی فرآیند توالی یابی و رونویسی انتخاب شدند، قسمت های مختلف در کنار هم قرار گرفتند و مسیر جدید تثبیت دی اکسید کربن را به نام چرخه ی CETCH ایجاد کردند. این چرخه، شبکه ای از واکنش‌ها با ۱۷ آنزیم است که با سرعت ۵ نانومول از دی اکسید کربن در دقیقه در هر میلی‌گرم پروتئین، دی اکسید کربن را به مولکول های ارگانیک تبدیل می‌کند. بر طبق گفته های نویسندگان این مطالعه، چرخه CETCH پیش‌نویسی از metabolic retrosynthesis است که چندین مرتبه با استفاده از علم مهندسی آنزیم و اصلاح روند متابولیسم بهینه سازی شده است.

در اولین مرحله، توالی آنزیم واکنش اصلی تثبیت دی اکسید کربن بازسازی ‌شده و تمام پیش سازهای مورد نیاز برای کاتالیز تمام واکنش های مطلوب را فراهم می‌شود. پس از ورود CO2 به چرخه کلید اصلی برای محدودکنندگی واکنش ها شناسایی شد. کلید اصلی محدودکنندگی سرعت، آنزیم متیل کو آنزیم آ دهیدروژناز است. این آنزیم بخشی از آنزیم‌های شرکت‌کننده در واکنش‌های تنفسی است. برای غلبه بر این محدودیت، آنزیم خاصی طراحی شد که از اکسیژن به عنوان گیرنده الکترون استفاده می‌کند، همچنین طرح مسیر بیوسنتزی اصلی به همراه توالی‌های جایگزین شده و استفاده از آنزیم‌های مهندسی‌شده برای کاهش واکنش‌های جانبی و خارج از قاعده و اصلاح آنزیم ها برای تولید متابولیت های بن‌بست یا dead-end metabolites انجام شده است.

چرخه ی CETCH هفتمین چرخه‌ای است که به ۶ چرخه ی طبیعی در تثبیت دی اکسید کربن اضافه شده است که راه جدیدی را برای برنامه های کاربردی چه به صورت in vivo و چه به صورت in vitro ایجاد کرده است. معرفی این چرخه به جانداران می‌تواند برای تقویت فتو‌سنتز طبیعی استفاده شود.

این مطالعه به‌طور چشم‌گیری نشان‌دهنده ی افزایش نقش «تفکر مهندسی» در بیوتکنولوژی است.

ترجمه: سیمین دخت افرا

لینک خبر
لینک مقاله