S svetlobo inducirana produkcija izobutanola in 3-metil-1-butanola z modificiranimi cianobakterijami

Povzeto po članku: S. Kobayashi, S. Atsumi, K. Ikebukuro, K. Sode, and R. Asano, “Light-induced production of isobutanol and 3-methyl-1-butanol by metabolically engineered cyanobacteria,” Microb. Cell Fact., vol. 21, no. 1, pp. 1–11, 2022, doi: 10.1186/s12934-021-01732-x.

Uvod

Hitra rast svetovnega prebivalstva skupaj z naraščajočim povpraševanjem po fosilnih gorivih in povečanimi emisijami CO2 je povzročila večjo potrebo po razvoju trajnostnih virov energije in kemikalij iz obnovljivih virov. V zadnjih desetletjih je bilo veliko raziskav osredotočenih na prepoznavanje trajnostnih metod za proizvodnjo obnovljivih biogoriv [1], [2]. Izobutanol je pomembna spojina kot alternativno gorivo zaradi visoke vsebnosti energije (98 % vsebnosti energije v bencinu) in nižjega parnega tlaka v primerjavi z etanolom. Poleg tega ima izobutanol nižjo vsebnost O2 in nižjo topnost v vodi kot etanol, kar pomeni, da je mogoče v bencin vmešati več izobutanola, medtem pa imamo še vedno nizko vsebnost O2 v končnem izdelku [2]. Cianobakterije so privlačni mikroorganizmi za sintezo izobutanola zaradi svoje sposobnosti, da s fotosintezo pretvarjajo CO2 neposredno v kemične spojine z dodano vrednostjo. S cianobakterijami lahko proizvajamo etanol, izobutiraldehid, izobutanol, 1-butanol, sukcinat, 2,3-butandiol, terpenoide, klorofile, maščobne kisline, sladkor in aminokisline [3]–[5]. Zmožne so tudi vezati atmosferski dušik in zato zavzemajo pomembno vlogo v dušikovem ciklu. Cianobakterije, ki vežejo N2, so še posebej zanimive za raziskovalce, ki se ukvarjajo z razvojem industrijskih sevov za proizvodnjo »zelenih« kemikalij, kot so limonen, farnezen, linalol in mircen [1].

'

'

'

'

'

Viri

[1] T. J. Johnson, J. L. Gibbons, L. Gu, R. Zhou, and W. R. Gibbons, “Molecular genetic improvements of cyanobacteria to enhance the industrial potential of the microbe: A review,” Biotechnol. Prog., vol. 32, no. 6, pp. 1357–1371, 2016, doi: 10.1002/btpr.2358. [2] R. Miao, X. Liu, E. Englund, P. Lindberg, and P. Lindblad, “Isobutanol production in Synechocystis PCC 6803 using heterologous and endogenous alcohol dehydrogenases,” Metab. Eng. Commun., vol. 5, no. June, pp. 45–53, 2017, doi: 10.1016/j.meteno.2017.07.003. [3] S. Kobayashi, S. Atsumi, K. Ikebukuro, K. Sode, and R. Asano, “Light-induced production of isobutanol and 3-methyl-1-butanol by metabolically engineered cyanobacteria,” Microb. Cell Fact., vol. 21, no. 1, pp. 1–11, 2022, doi: 10.1186/s12934-021-01732-x. [4] S. Kobayashi et al., “Application of an engineered chromatic acclimation sensor for red-light-regulated gene expression in cyanobacteria,” Algal Res., vol. 44, no. October, p. 101691, 2019, doi: 10.1016/j.algal.2019.101691. [5] A. Satta, L. Esquirol, and B. E. Ebert, “Current Metabolic Engineering Strategies for Photosynthetic Bioproduction in Cyanobacteria,” Microorganisms, vol. 11, no. 2, pp. 1–34, 2023, doi: 10.3390/microorganisms11020455.