研究人员利用大肠杆菌生产丙烷

一组科学家已将大肠杆菌改造为丙烷工厂。 在他们发表于《自然》杂志的文章中,来自芬兰图尔库大学和英国帝国理工学院的研究人员描述了一种新的代谢途径,该途径可以利用大肠杆菌(E. coli)生产丙烷。

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一组科学家已将大肠杆菌改造为丙烷工厂。

在他们发表于《自然》杂志的文章中,来自芬兰图尔库大学和英国帝国理工学院的研究人员描述了一种新的代谢途径,该途径可以利用大肠杆菌(E. coli)生产丙烷。

在“正常”的大肠杆菌中,存在一种生物过程,可以将脂肪酸转化为细胞膜。在他们2014年9月的文章中,保利·卡利奥博士等人描述了一种改变这种途径的方法,使细菌转而生产丙烷。这种转变是通过使用酶来引导以前用于制造细胞壁的脂肪酸,并转而利用它们来制造可直接用于发动机的丙烷来实现的。


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三种酶被用于此过程

1. 一种新的硫酯酶变体 - 专门针对脂肪酸并将其从自然过程中释放出来

2. 一种名为 CAR 的细菌酶 - 用于将丁酸转化为丁醛

3. 一种新近发现的酶,称为醛脱甲酰氧合酶 (ADO) - 已知天然产生碳氢化合物(包括丙烷)。根据保利·卡利奥博士等人的说法,这种酶的发现是开发他们利用大肠杆菌生产丙烷方法的关键。

丙烷是液化石油气的主要成分。液化石油气在世界各地被使用,用于包括印度和美国一些农村地区的烹饪和取暖活动。液化石油气以气体形式使用,但通常以能量密度更高的液体形式储存,它最著名的用途可能是在露营地和户外烧烤炉上。液化石油气也可用作汽车的汽油替代品(“汽车燃气”)。

保利·卡利奥博士等人选择以丙烷生产为研究目标,因为它作为气体可以很容易地逸出细胞,但液化所需的能量相对较少。反过来,这种燃料也比较容易运输、储存和使用。

改造大肠杆菌生产丙烷的过程仍处于早期开发阶段。但是,根据帝国理工学院生命科学系的帕特里克·琼斯博士(也是本文的合著者)的说法

尽管这项研究还处于非常早期的阶段,但我们的概念验证研究为可再生燃料的生产提供了一种方法,而这种燃料以前只能从化石储备中获得。虽然到目前为止我们只生产了极少量的燃料,但我们生产的燃料可以直接用于发动机。这为未来可持续生产可再生燃料开辟了可能性,这些燃料最初可以补充,然后取代柴油、汽油、天然气和航空燃料等化石燃料。

科学家们最终希望将这种工程化的丙烷生产系统插入光合细菌中。然后,该系统将能够直接将太阳能转化为可直接用于发动机的化学燃料。无需加工或提炼。

参考文献:保利·卡利奥安德拉斯·帕斯托卡蒂·蒂尔M·卡利姆·阿克塔尔, 和 帕特里克·R·琼斯可再生丙烷生物合成的工程化途径。《自然通讯》5,文章编号:4731,doi:10.1038/ncomms5731,发布于 2014 年 9 月 2 日 (链接)

图片来源

1. 图片:各种大肠杆菌,作者:Mattosaurus,属于公共领域。

2. 图片:连接到燃气烧烤炉的丙烷罐,作者:Owen Kelly,又名 Lightfusegetaway,并根据 Creative Commons 许可获得许可。

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