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De meilleurs combustibles organiques et Bioproducts de la photosynthèse ?

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Les scientifiques nationaux du laboratoire d'énergie renouvelable (NREL) ont découvert qu'une voie métabolique précédemment vraisemblablement fonctionnelle seulement dans les organizations photosynthétiques est réellement une voie qui peut permettre la conversion efficace de l'anhydride carbonique en composés organiques. La découverte brille la lumière sur le réseau métabolique pour l'utilisation de carbone dans le cyanobacteria. Elle peut également ouvrir la porte aux manières de produire des produits chimiques à partir de la biomasse d'anhydride carbonique ou d'usine autre que les dériver du pétrole.

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La découverte, menée par le scientifique aîné Jianping Yu et Wei Xiong, Postdoc Fellow de NREL de NREL d'un directeur, suit les travaux récents impliquant le cyanobacteria, ou les algues bleu-vert. Les scientifiques de NREL ont machiné un cyanobacterium, Synechocystis, qui ne peut pas stocker le carbone comme glycogène dans une contrainte qui pourrait métaboliser le xylose (un composant principal de sucre de biomasse cellulosique). Ces xylose et anhydride carbonique tournés dans le pyruvate et 2 l'oxoglutarate, produits chimiques organiques qui peuvent être employés pour produire une série de produits chimiques et combustibles organiques bio-basés. Tandis que tester cette contrainte sous la croissance multiple conditionne, les scientifiques ont découvert qu'elle a excrété des grands nombres d'acide acétique.

L'acide acétique est un produit chimique produit dans les grands volumes pour une série de buts. L'industrie chimique produit plus de 12 millions de tonnes par an, principalement à partir du méthanol, qui alternativement est principalement produit à partir du gaz naturel. Le potentiel de produire l'acide acétique à partir de la photosynthèse a pu réduire la confiance de la nation dans le gaz naturel. Tandis que les applications potentielles sont prometteuses, on a principalement intrigué les chercheurs qu'ils ne pourraient pas expliquer la production de l'acide acétique des voies connues. Ils ont su qu'une enzyme appelée le phosphoketolase pourrait être impliquée, car on lui avait précédemment suggéré d'être en activité dans le cyanobacteria.

À partir d'un phosphoketolase précédemment étudié, les chercheurs pouvaient identifier le gène slr0453 comme source probable du phosphoketolase dans Synechocystis. La prochaine étape était de désactiver le gène. La neutralisation de elle dans les contraintes sauvages et de mutant de Synechocystis a ralenti la croissance au soleil ? c'est-à-dire, conditionne la personne à charge seulement sur l'assimilation de CO2 par la photosynthèse ? démontrant que le gène a joué un rôle dans le métabolisme photosynthétique de carbone. Les contraintes avec le gène handicapé n'ont pas excrété l'acide acétique dans la lumière en présence du xylose.

L'enclume était que Synechocystis pouvait produire l'acide acétique dans l'obscurité une fois alimenté avec des sucres. Les contraintes avec le gène handicapé ne pourraient pas. Les chercheurs ont constaté que la voie de phosphoketolase était seulement responsable de produire l'acide acétique dans l'obscurité et également contribué au métabolisme de carbone dans la lumière quand le xylose a été fourni.

« D'un point de vue de la science de base, ceci est une voie importante qui a une fonction potentiellement importante en réglant la conversion d'énergie photosynthétique, » dit Yu. Xiong a alors mesuré la contribution de la voie nouvellement découverte en employant des isotopes carboniques pour dépister comment le xylose et l'anhydride carbonique ont été convertis en d'autres produits chimiques organiques. Les résultats ont prouvé que la voie de phosphoketolase a porté une proportion significative de métabolisme central de carbone. « Elle s'avère que la voie de phosphoketolase est une voie importante dans nos conditions expérimentales, » dit Yu. « Et parce qu'elle évite la perte de carbone liée aux voies traditionnelles, une large variété de bioproducts et des combustibles organiques peuvent être faits plus efficacement utilisant cette voie. »

Selon Yu, deux aspects de cette découverte sont importants. On est que le phosphoketolase est une voie métabolique indigène importante dans le cyanobacterium dont le rôle n'a pas été étudié précédemment. Est en second lieu que cette voie est plus efficace que des voies traditionnelles, la signifiant peuvent être exploitées pour augmenter la productivité photosynthétique.