04/04/2012 - Ein genetischer Sensor steigert die Produktion von Biokraftstoffen

Menéame

Forscher an der Universität von Kalifornien in Berkeley (USA) haben gerade Informationen über einen genetischen Sensor veröffentlicht, der es Bakterien ermöglicht, ihre Genausdrücke auf unterschiedliche Ebenen von Schlüsselvermittlern für die Herstellung vonBiodiesel.

Ergebnis, Mikroben produzieren dreimal mehr Kraftstoff. Diese Art von Regelungssensoren könnte fortschrittliche Biokraftstoffe billiger machen und dazu beitragen, dass sie zu einem wirtschaftlich lebensfähigen Ersatz von Erdölerzeugnissen werden.

Eines der Probleme, die die Menge an Biokraftstoff, die ein Mikrobio erzeugen kann, begrenzt hat, ist das Ungleichgewicht der verschiedenen biologischen Inhaltsstoffe oder Vorläuferstoffe, die zur Herstellung des Endprodukts verwendet werden. In einer Studie, die diese Woche in Nature Biotechnology, Jay Keasling, Professor für Chemietechnik und Bio-Engineering an der Universität Berkeley, beschreibt zusammen mit seinem Team ein biologisches Sensorsystem, das es Bakterien ermöglicht, Gene auf ihren Produktionswegen von Biokraftstoffen entsprechend der Anzahl bestimmter Vorläufer in der Zelle zu regulieren.

Die Forscher haben einen genetisch veränderten E. coli-Stamm verbessert, der bereits zuvor gemeldet wurde und aus zwei biologischen Bausteinen, nämlich Fettsäuren und Ethanol, Biodiesel erzeugt. Während des Lebenszyklus eines solchen Stammes kann ein Vorläufer auf einem höheren Niveau produziert werden, was zu einer ineffizienten und manchmal schädlichen Situation führt.

"Die Gleise waren nicht im Gleichgewicht," sagt Keasling. "Die Zellen verschwendeten Ressourcen, indem sie einen Vorläufer auf einer höheren Ebene als den anderen produzierten." Darüber hinaus wird die Produktion von Biokraftstoffen manchmal zu viele Fettsäuren verbrauchen, dass Bakterien in bestimmten Phasen ihres Lebenszyklus benötigen, wodurch der Stamm instabil wird.

Keasling und seine Mitarbeiter entwickelten eine Mikrobie mit Hilfe eines Sensors natürlichen Ursprungs, der auf die interne Menge an Fettsäuren und verwandten Molekülen reagiert und die Aktivität der Wege entsprechend passt. Wenn innerhalb der Zelle nur begrenzte Mengen an Fettsäuren vorhanden sind, bremsen die Regelmoleküle sowohl den Ethanol- als auch den Umwandlungsweg von Fettsäuren. Wenn Bakterien hohe Fettsäuren enthalten, bremsen sie auch nicht mehr die Atemwege.

Das Regulierungssystem verbessert die manipulierten Bakterien auf zwei Arten, wie Keasling sagt: Die Stoffwechselwege werden so ausgeglichen, dass sie nicht zu einem Überschuß im Vergleich zu einem anderen führen. Außerdem modifizierte Bakterien sind stabiler Da die Produktion von Biokraftstoffen die Wachstumsfähigkeit der Zelle nicht untergräbt. Dieses 'Selbstbewusstsein' hat es geschafft, die Menge an Biodiesel, die von Bakterien produziert wird, um 28 Prozent über dem theoretischen Maximum zu erhöhen, was dreimal so hoch ist wie bei dieser Art von Stamm.

Obwohl die Verbesserung signifikant ist, ist die Produktion von Biodiesel für den Einsatz in großem Maßstab noch zu begrenzt. "Es gibt viele Probleme, einschließlich metabolische Ungleichgewichte, die gelöst werden müssen, damit Biokraftstoffe Realität werden," sagte Keasling in einer E-Mail. So wird beispielsweise die Ausweitung dieser Kulturen (in großem Maße experimentell) auf kommerzieller Ebene in der Größenordnung von Millionen Litern eine große Herausforderung sein.

Obwohl der genetische Regulator nicht der einzige Schlüssel zur Erweiterung des entstehenden Biokraftstofffeldes ist, ist er doch eine elegante Strategie zur Verbesserung der Leistung, sagt James Liao, Biomolekularer Ingenieur der Universität von Kalifornien in Los Angeles. "Das Sensor-Regulatorsystem wird ein nützliches Werkzeug sein, das wir zu dem, was wir jetzt haben, hinzufügen können."

E&M Combustión, empresa especializada en soluciones de Combustión Industrial, se ha convertido en partner de Iberdrola para gestionar los CAE – Certificados de Ahorro Energético de plantas industriales y facilitar la rentabilidad de las inversiones industriales. Esta colaboración permitirá a las empresas industriales abordar sus proyectos de eficiencia energética con un acompañamiento integral, desde la identificación de oportunidades de ahorro...

La fabricación de componentes aeronáuticos avanza hacia procesos más automatizados y capaces de aprender a partir de los datos obtenidos en la propia planta. Ese es el objetivo de DIGIFORM, un proyecto de investigación industrial liderado por Intec Air, filial de Aernnova, que incorpora sensórica avanzada, robótica, modelos físicos e inteligencia artificial al conformado y transformación de chapa metálica para...

La transformación de residuos industriales en nuevas materias primas y componentes constituye el eje de una oportunidad de cooperación tecnológica difundida por CDTI Innovación. La Facultad de Ingeniería de la Universidad de Pharos, en Alejandría, busca una empresa española que aporte experiencia en reciclaje y desarrollo de materiales para preparar una propuesta conjunta de investigación y desarrollo con la empresa...

El Consejo de Ministros ha aprobado una modificación del Real Decreto 1052/2022, que establece los requisitos mínimos para las zonas de bajas emisiones (ZBE). El objetivo anunciado el 3 de noviembre es evitar que estas zonas queden reducidas a una delimitación sobre el mapa sin restricciones efectivas, sistemas de vigilancia o capacidad de comprobar sus resultados ambientales. La reforma incorpora...

La digitalización del sistema sanitario está creando nuevas necesidades profesionales para la ingeniería industrial y otras especialidades técnicas. Hospitales, empresas tecnológicas y servicios de salud incorporan plataformas de monitorización, herramientas de análisis de información, inteligencia artificial y sistemas conectados que deben integrarse en entornos sometidos a exigencias de seguridad, continuidad operativa y regulación. Para acercar estas oportunidades a los profesionales,...