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Os pesquisadores desenvolvem o caminho enzimático artificial para sintetizar isoprenoids em Escherichia Coli

Os pesquisadores da universidade estadual de North Carolina desenvolveram um caminho enzimático artificial para sintetizar isoprenoids, ou terpenos, em Escherichia Coli. Estes mais curto, um caminho mais eficiente, mais eficaz na redução de custos e customizável transforma Escherichia Coli em uma fábrica que possa produzir terpenos para o uso em tudo das drogas de cancro aos combustíveis biológicos.

Os terpenos são uma grande classe de moléculas naturais que são úteis nas indústrias que variam dos fármacos e dos cosméticos ao alimento e aos combustíveis biológicos. Na natureza, os terpenos são encontrados nas plantas e nos micróbios; por exemplo, o lycopene - que dá a tomates sua cor - é um terpeno.

Desde que não é prático extrair estas moléculas directamente de suas fontes naturais, os cientistas podem usar a biosíntese para produzi-las. Contudo, biosynthesizing terpenos provou tradicional o desafio.

Os “terpenos são difíceis de biosynthesize porque os métodos da natureza para fazer os blocos de apartamentos destas moléculas são longos, complicado e para envolver as enzimas que são difíceis de projectar,” diz Gavin Williams, professor adjunto da química no estado do NC e no autor principal de um papel que descreve o trabalho. “Estas dificuldades fazem por sua vez duro projectar micróbios para fabricar estas moléculas nas grandes quantidades.”

Williams trabalha com o Escherichia Coli, introduzindo caminhos enzimáticos nas bactérias que as transformam em fábricas moleculars minúsculas da produção. Com o estudante anterior Sean Lund do Ph.D., e o aluno diplomado actual Rachael Salão, Williams projectou um caminho artificial para a síntese do terpeno que utiliza somente duas enzimas, um pouco do que os seis ou os sete que ocorrem em caminhos naturais.

A “natureza usa aproximadamente duas rotas para a síntese do terpeno, e cada um consiste em seis ou sete enzimas,” Williams diz. “Nós criamos uma terceira rota - um atalho - com as duas enzimas que ocorrem na natureza, mas que não são envolvidos normalmente neste caminho.”

Uma das enzimas chaves Williams e de sua equipe usada - uma fosfatase ácida (PhoN) - remove normalmente os fosfatos. Mas no caminho artificial, esta enzima executa inteligente a reacção reversa. O “PhoN é particularmente útil aqui, devido a sua natureza promíscuo,” Williams diz. A “promiscuidade nas enzimas significa que podem realizar a mesma transformação em muitas moléculas diferentes.”

A equipe projectou Escherichia Coli para produzir diversas variedades diferentes de terpeno com o caminho simplificado, incluindo o lycopene. Encontraram que o caminho novo era ingualmente tão produtivo quanto mais por muito tempo, mais caminhos do difícil-à-coordenador atualmentes em uso.

“Estes caminho e tensão simples, prototípicos são apenas tão eficazes como aqueles que foram projectadas extensivamente em fabricar as moléculas do interesse,” Williams diz. “E porque o caminho é promíscuo, é customizável.”

Os passos seguintes para os pesquisadores incluem usando o caminho para fazer os terpenos que são novos à natureza para o uso nos compostos que são demasiado caros fabricar com métodos actuais.