​

Quá trình mới được chế tạo nhằm để thay thế quá trình trao đổi chất tự nhiên gọi là quá trình phân hủy đường, với một loạt các phản ứng hóa học mà gần như tất cả các sinh vật đều sử dụng để chuyển đổi đường thành các tiền thân phân tử mà tế bào cần. Quá trình phân hủy đường chuyển đổi bốn trong số sáu nguyên tử carbon có trong glucose thành các phân tử hai carbon gọi là acetyl-CoA, một tiền thân của nhiên liệu sinh học như ethanol và butanol, cũng như axit béo, axit amin và dược phẩm. Tuy nhiên, hai cacbon glucose còn lại sẽ bị mất đi ở dạng khí carbon dioxide .

Quá trình phân hủy đường hiện đang được sử dụng trong ngành tinh chế sinh học để chuyển đổi các loại đường có nguồn gốc từ sinh khối thực vật thành nhiên liệu sinh học, nhưng sự mất mát hai nguyên tử carbon như vậy được xem là một lỗ hổng lớn trong hiệu quả của quá trình này. Quá trình phân hủy đường tổng hợp của nhóm nghiên cứu tại UCLA chuyển đổi tất cả sáu nguyên tử carbon glucose thành ba phân tử acetyl-CoA mà không làm mất bất kỳ carbon nào ở dạng khí carbon dioxide.

Nghiên cứu được công bố trực tuyến trên tạp chí Nature.

Nhà nghiên cứu chính là James Liao , Giáo sư về công nghệ hóa học tại UCLA và Igor Bogorad, sinh viên cao học phụ giúp trong phòng thí nghiệm của Liao, là tác giả chính.

“Quá trình này giải quyết một trong những hạn chế lớn nhất trong sản xuất nhiên liệu sinh học và tinh chế sinh học, đó là mất một phần ba carbon từ nguyên liệu carbohydrate," Liao cho biết. "Sự hạn chế này trước đây được cho là không thể vượt qua".

Quá trình tổng hợp này sử dụng các enzyme có trong một số quá trình khác trong tự nhiên.

Nhóm nghiên cứu đầu tiên kiểm tra và và sau đó xác nhận rằng quá trình mới này có hiệu quả trong ống nghiệm. Sau đó, họ biến đổi gen vi khuẩn E. coli để sử dụng quá trình tổng hợp này và chứng minh được rằng việc bảo tồn carbon hoàn chỉnh. Có thể sử dụng các phân tử acetyl-CoA thành quả để sản xuất ra một hóa chất mong muốn có hiệu quả carbon cao hơn. Các nhà nghiên cứu đặt tên cho quá trình lai mới này của mình là quá trình phân hủy đường không oxy hóa, hay NOG.

"Đây là một chu trình mới về mặt cơ bản," Bogorad cho biết. "Chúng tôi tái định tuyến cho quá trình chuyển hóa trung tâm nhất và phát hiện thấy một cách để gia tăng lượng acetyl-CoA. Thay vì mất nguyên tử carbon thành CO2, giờ đây bạn có thể bảo tồn chúng và cải thiện năng suất của mìnhn và sản xuất ra thậm chí nhiều sản phẩm hơn".

Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng, có thể sử dụng quá trình tổng hợp mới này với nhiều loại đường, mà trong mỗi trường hợp có số lượng nguyên tử carbon khác nhau trên mỗi phân tử, và sẽ không có carbon nào bị lãng phí.

" Đối với lĩnh vực tinh chế sinh học, cải thiện 50 phần trăm sản lượng sẽ là một sự gia tăng rất lớn," Bogorad cho biết. "NOG có thể là một nền tảng tốt cho các loại đường khác nhau với sự chuyển đổi acetyl-CoA đạt 100%. Chúng tôi hình dung rằng NOG sẽ có ứng dụng rất rộng lớn và sẽ mở ra nhiều khả năng mới vì cách chúng ta có thể bảo tồn carbon".

Các nhà nghiên cứu cũng cho rằng, có thể sử dụng quá trình mới này trong sản xuất nhiên liệu sinh học sử dụng vi khuẩn quang hợp.

Thanh Vân - Dostdongnai, theo Eurekalert.