Prokariota yang diprogram untuk menghasilkan parasetamol menghindari petrokimia yang menyebar |  Riset
Research

Prokariota yang diprogram untuk menghasilkan parasetamol menghindari petrokimia yang menyebar | Riset

Karena penggunaan bahan bakar fosil dihapus secara bertahap untuk memenuhi tujuan kebijakan iklim, tantangan yang muncul adalah menemukan rute sintesis alternatif untuk bahan kimia berharga yang diproduksi menggunakan petrokimia. Dengan pemikiran ini, para peneliti di China telah melakukan rekayasa genetika Escherichia coli untuk menghasilkan parasetamol penghilang rasa sakit yang terkenal, mulai dari glukosa atau gliserol daripada turunan benzena.

Sementara sintesis industri parasetamol telah disetel secara hati-hati untuk memenuhi permintaan global, prosesnya masih jauh dari ideal. ‘Substrat semuanya dari turunan minyak bumi yang tidak terbarukan, benzena, zat antara beracun dan berbahaya bagi lingkungan, [there are problems with] keamanan [and] orto-isomer yang tidak diinginkan dari nitrasi benzena, [and] sejumlah besar lumpur besi dan limbah akan diproduksi,’ jelas Wei Huang dari Institut Bioenergi dan Teknologi Bioproses Qingdao.

Sekarang, Huang dan rekannya telah merancang strain bakteri yang dapat membuat parasetamol melalui jalur biosintetik. E. coli sudah dapat menghasilkan senyawa asam chorismic dari glukosa atau gliserol melalui jalur shikimate, dan kemudian memetabolisme asam chorismic untuk membentuk P-asam aminobenzoat, meskipun dalam jumlah rendah. Parasetamol dapat diperoleh dari P-asam aminobenzoat dalam dua langkah biosintetik – dekarboksilasi oksidatif dan asetilasi regioselektif – tetapi E. coli tidak memiliki enzim yang dibutuhkan secara alami. Dengan meningkatkan jalur yang ada untuk P-aminobenzoic acid dan kemudian menggunakan rekayasa genetika untuk memasukkan gen yang mengkode enzim dari spesies lain, tim Huang memperluas jalur biosintetik hingga parasetamol.

Gambar yang menunjukkan jalur reaksi

Sementara jalur biosintetik aslinya menghasilkan P-asam aminobenzoat, E. coli hanya membentuk ini dalam jumlah kecil karena enzim biosintetik yang dibutuhkan itu sendiri hanya dihasilkan dalam jumlah kecil. Untuk mengatasi ini, para peneliti memasukkan ke dalam E. coli salinan tambahan dari gen yang sesuai, didesain ulang untuk peningkatan ekspresi untuk menghasilkan lebih banyak enzim ini. Dan sebagai dua langkah berikutnya diperlukan enzim yang E. coli tidak diproduksi secara asli, tim kemudian memasukkan gen baru yang mengkode protein ini, memanfaatkan jalur biosintetik pada jamur kancing yang dapat dimakan Agaricus bisporus dan bakteri patogen virulen Pseudomonas aeruginosa.

‘Anda dapat mengambil enzim dari seluruh alam, dari lokasi yang sangat aneh, dan menggabungkannya dalam satu sel tunggal, dan saya pikir ini adalah contoh bagus dari apa yang dapat Anda lakukan dengan itu,’ komentar pakar biologi sintetis Stephen Wallace dari University of Edinburgh , Inggris.

Untuk lebih meningkatkan hasil biosintetik, tim Huang menggunakan studi mutasi untuk mengubah residu kunci dalam enzim biosintetik yang baru ditambahkan dan mutan terpilih dengan pergantian dan selektivitas yang unggul. Mengoptimalkan kondisi fermentasi menghasilkan hasil parasetamol 942,5 mg per liter kultur yang diberi makan glukosa pada skala lima liter. Atau, menggunakan jalur biosintetik yang lebih pendek melihat 95% dari P-bahan baku asam aminobenzoat dikonversi dan hasil 4,2g parasetamol per liter kultur dalam sembilan jam. ‘Strategi kami memungkinkan bakteri memproduksi obat tradisional ini sebagai pabrik sel,’ kata Huang.

Meskipun pekerjaan ini adalah contoh pertama dari parasetamol yang mensintesis prokariota dalam jumlah yang dapat digunakan, Huang mengatakan untuk meningkatkan metode ini akan membutuhkan pengembangan lebih lanjut: ‘Seluruh jalur biosintetik yang dirancang perlu dioptimalkan lebih lanjut. Kondisi fermentasi dan reaksi juga perlu ditingkatkan.’ Wallace setuju: ‘Multigram per liter mendekati sesuatu yang dapat ditingkatkan secara industri. Masalah dengan parasetamol adalah bahwa itu dibuat dalam skala yang sangat besar, dan harga bahan baku petrokimia sangat rendah, sehingga ini mungkin tidak akan layak secara ekonomi saat ini. Tapi justru penelitian yang perlu kita lakukan sehubungan dengan bahan bakar fosil yang semakin berkurang.’

Posted By : togel hari ini hongkong yang keluar 2021