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Les scientifiques insèrent la voie métabolique pour la fixation de carbone et la production de sucre dans la bactérie d'Escherichia coli

Toute la durée sur la planète se fonde, d'une manière ou d'une autre, sur une fixation appelée de processus de carbone : la capacité des centrales, des algues et de certaines bactéries « de pomper » le dioxyde de carbone (CO2) de l'environnement, d'ajouter énergie solaire ou autre et de la transformer en sucres qui sont le point de départ exigé a eu besoin pour des procédés de durée. En haut de la chaîne alimentaire sont les différents organismes (certains dont pensez, de manière erronée, qu'ils sont « plus avancés ») cette utilisation les moyens opposés de la survie : ils mangent des sucres (effectués par les plantes et les micros-organismes photosynthétiques) et puis déchargent le dioxyde de carbone dans l'ambiance. Ce le moyen de l'accroissement est « heterotrophism appelé. » Les êtres humains sont, naturellement, des heterotrophs dans le sens biologique parce que la nourriture qu'ils absorbent provient des procédés de fixation de carbone des producteurs non-humains.

Est-il possible « reprogramment-il » un organisme qui est trouvé plus élevé dans la chaîne alimentaire, qui absorbe le sucre et relâche le dioxyde de carbone, de sorte qu'elle absorbe le dioxyde de carbone de l'environnement et produise les sucres doit-elle établir sa masse de fuselage ? Est c'au juste ce qu'un groupe d'institut de Weizmann des chercheurs de la Science a récent fait. M. Niv Antonovsky, qui a abouti cette recherche dans le laboratoire de prof. Ron Milo à l'usine de l'institut et au service d'écologie, dit que la capacité d'améliorer la fixation de carbone est essentielle pour que notre capacité satisfasse à de futurs défis, tels que la nécessité de fournir la nourriture à une population croissante sur les moyens de cordon craintifs tout en en utilisant moins de combustible fossile.

Les scientifiques d'institut se sont levés à ce défi en insérant la voie métabolique pour la fixation de carbone et la production de sucre (le soi-disant cycle de Calvin) dans la bactérie Escherichia coli, un organisme connu du « consommateur » qui mange du sucre et relâche le dioxyde de carbone.

La voie métabolique pour la fixation de carbone est réputée, et Milo et son groupe comptés cela, avec la planification correcte, ils pourraient fixer les gènes contenant l'information pour l'établir dans le génome de la bactérie. Pourtant l'enzyme principale employée aux centrales pour fixer le carbone, RuBisCO, utilise comme substrat pour la réaction de fixation de CO2 une métabolite qui est toxique pour les cellules bactériennes. Ainsi le modèle a dû comprendre régler avec précision les niveaux d'expression des gènes variés en travers de cette voie multipas.

D'une voie le régime bien conçu de l'équipe était une réussite retentissante : Les bactéries ont en effet produit les enzymes de fixation de carbone, et c'étaient fonctionnelles. Mais les machines, dans son ensemble, « n'ont pas livré les marchandises. » Quoique les machines de fixation de carbone aient été exprimées, les bactéries n'ont pas employé le CO2 pour la synthèse de sucre, se fondant au lieu sur une alimentation externe en sucre. « Naturellement, nous traitions un organisme qui a évolué au-dessus des millions d'années pour manger du sucre, pas CO2, » dit Antonovsky. « Ainsi nous nous sommes tournés vers l'évolution pour nous aider à produire le système que nous avons destiné. »

Antonovsky, Milo et l'équipe, y compris Shmuel Gleizer, Arren Barre-Régulier, Yehudit Zohar, Elad Herz et d'autres, prochains chemostats appelés conçus de bidons « , » dans ce qu'ils ont élevé les bactéries, graduellement les poussant du coude dans développer un appétit pour le CO2. Au commencement, avec les bulles suffisantes du CO2, les bactéries dans les bidons ont été offertes un grand nombre de pyruvate, qui est une source d'énergie, ainsi qu'à peine assez de sucre à survivre. Ainsi, en changeant les conditions de leur environnement et en les chargeant, les scientifiques ont forcé les bactéries à apprendre, par adaptation et développement, pour employer le matériau plus abondant dans leur environnement. Un mois s'est écoulé, et les choses sont demeurées assez statiques. Les bactéries ont semblé pas « obtiennent le signe. » Mais à environ un mois et demi, quelques bactéries ont montré des signes de faire plus que « juste survivant. » Par le troisième mois les scientifiques pouvaient sevrer les bactéries évoluées du sucre et les élever sur seul le CO2 et le pyruvate. Le marquage d'isotope des molécules de dioxyde de carbone a indiqué que les bactéries avaient l'habitude en effet le CO2 pour produire une part importante de leur masse de fuselage, y compris tous les sucres requis pour effectuer la cellule.

Quand les scientifiques ont ordonnancé les génomes des bactéries évoluées, ils ont trouvé beaucoup de modifications dispersées dans tous les chromosomes bactériens. « Ils étaient complet différents de ce que nous avions prévu, » dit le Milo. « Cela nous a pris deux ans de dur labeur pour comprendre lesquels de ces derniers sont essentiels et pour se démêler « la logique » impliquée dans leur évolution. » La répétition des mois d'expérience (et de nouveau d'attente) a donné aux scientifiques des indices essentiels pour recenser les mutations nécessaires pour changer le régime d'Escherichia coli d'un basé sur le sucre en un utilisant le dioxyde de carbone.

Milo : « La capacité de programmer ou reengineer Escherichia coli pour fixer le carbone a pu donner à des chercheurs un coffre à outils neuf pour étudier et améliorer cette opération de base. » Bien qu'actuel les bactéries relâchent le CO2 de nouveau dans l'ambiance, l'équipe envisage qu'à l'avenir leurs analyses pourraient être appliquées à produire les micros-organismes qui absorbent le CO2 atmosphérique et le convertissent en énergie enregistrée ou en réaliser des collectes avec des voies de fixation de carbone, ayant pour résultat de plus grandes puissances et une meilleure adaptation en humanité alimentante.

Source:

Weizmann Institute of Science