Синтетическая биология для биотоплива: математический подход
Химик из Университета Буффало применяет распространённую математическую концепцию в исследованиях по синтетической биологии, направленных на поиск способов повышения производства биотоплива.
Синтетическая биология — это быстро развивающаяся область, в которой микроорганизмы конструируют для производства новых химических веществ, таких как фармацевтические препараты или топливо.
Цин Линь, PhD, доцент химии в Университете Буффало, и Мигель Фуэнтес-Кабрера, специалист по вычислительным наукам в Национальной лаборатории Ок-Ридж, получили грант Фонда Кека для разработки устойчивого штамма дрожжей, способного производить значительно более высокие выходы биотоплива, чем это возможно сейчас.
Для этого они будут использовать концепцию ортогональности — распространённую математическую идею — новым способом.
«В математике идея ортогональности заключается во взаимодействии без нарушения системы в целом, — объясняет Линь. — В нашем исследовании мы хотим использовать её для проведения селективных реакций в микроорганизмах, не нарушая естественные функции организма».
Линь будет генетически конструировать белковые компартменты внутри клеток — изолированные пространства, где можно проводить селективное образование углерод-углеродных связей, присутствующих в молекулах топлива, с помощью серии метаболических каскадных реакций. Результатом, как они надеются, станет гораздо более эффективный метод преобразования углеводов в молекулы биотоплива, включая этанолы и другие длинноцепочечные углеводороды, что приведёт к значительно более высоким выходам.
«Это совершенно новая концепция, — говорит Линь. — Мы пытаемся сконструировать живую "фабрику", компартиментализованный реакционный сосуд внутри живых клеток. Поместив все необходимые для производства топлива ферменты в это единое компартиментализованное пространство в дрожжах, мы надеемся, что этот сконструированный штамм дрожжей сможет начать производить биотопливо, никоим образом не мешая естественному метаболическому пути дрожжей».
Линь получил грант Кека после приглашения на конференцию Национальных академий по инициативе Кека по синтетической биологии, на которую собирают ведущих исследователей со всей территории США для изучения способов продвижения междисциплинарных исследований. Его первоначальная работа в этой области была поддержана Фондом развития междисциплинарных исследований Университета Буффало.