조작된 박테리아는 재생 가능한 에너지를 저장합니다.
생물학 엔지니어 코넬대학교Buz Barstow, PhD ’09는 태양열 및 풍력과 같은 재생 가능한 에너지원에서 에너지를 저장 및 회수하기 위한 환경 친화적이고 저비용의 대규모 시스템을 개발하는 문제에 대해 연구하고 있습니다.
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현재 녹색 에너지를 저장하는 지속 가능한 방법은 없습니다. 배터리는 환경적으로 유독하다는 점에 유의해야 합니다.
박테리아라고 불리는 쉐와넬라 오네덴시스 이 문제에 대한 솔루션을 제공합니다. 미생물은 대사 과정에서 전자를 취하고 에너지를 사용하여 탄소를 “고정”하는 데 필요한 전구체를 생성할 수 있습니다. 이것은 일반적으로 식물이나 유기체가 이산화탄소에서 탄소를 섭취할 때 발생합니다.2 그것은 유기 분자, 일반적으로 설탕에 추가됩니다.
Barstow는 전구체 분자를 사용하여 바이오 연료와 같은 유기 분자를 생성함으로써 한 단계 더 나아가 새로운 박테리아를 개발하고 있습니다.
“Shewanella oneidensis의 전자 흡수 경로 식별”이라는 제목의 연구는 저널에 게재되었습니다. 커뮤니케이션 생물학그리고 8월 11일NS, 2021. 이 연구는 처음으로 미생물이 신진대사에 사용하기 위해 에너지를 시스템으로 가져갈 수 있도록 하는 Shewanella의 메커니즘을 설명합니다.
실제로 재생 가능한 전기를 저장할 수 있는 미생물은 극소수에 불과합니다..
Booz Barstow, 연구의 수석 저자이자 농업 및 생명 과학 대학 생물 및 환경 공학 조교수
Barstow에 따르면 이산화탄소를 고칠 수 있는 미생물은 더 적습니다.2.
그는 덧붙였다, “우리는 하나를 만들고 싶습니다. 그리고 그렇게 하기 위해 우리는 어떤 유전자가 전자를 세포로 가져오는 데 관여하는지 알아야 합니다.. “
연구원은 “녹아웃 스도쿠”라는 방법을 사용했습니다. 이 기술은 유전자 파괴를 하나씩 촉진하고 기능을 결정하기 위해 Barstow와 팀에 의해 개발되었습니다.
우리는 이미 세포 밖으로 전자를 내보내는 것으로 알고 있는 많은 유전자를 발견했습니다. 그런 다음 우리는 전자를 세포로 끌어들일 필요가 있는 완전히 새로운 유전자 세트를 발견했습니다..
Booz Barstow, 연구의 수석 저자이자 농업 및 생명 과학 대학 생물 및 환경 공학 조교수
신시내티 대학의 미생물학 조교수인 제1저자인 Annette Rowe 박사는 Shewanella의 신진대사로 전자를 전달하기 위해 이들 유전자에 의해 촉진되는 경로를 발견했습니다.
이산화탄소를 당으로, 궁극적으로 바이오연료로 전환하는 경로는 매우 효율적인 것으로 관찰되었습니다. 또한 개선할 수 있고 운영 비용을 절감할 수 있습니다.
연구자들은 여러 다른 속(genus)의 박테리아에서 동일한 유전자를 확인하여 지구상의 생명체가 광합성을 발달시키기 전에 박테리아가 산화된 철의 전자를 사용하여 이산화탄소에서 탄소를 끌어당겨 설탕을 생산하는 유사한 대사 과정을 사용했을 수 있다고 의심했습니다.
우리가 지금 하고 있는 전자를 먹을 수 있는 미생물을 만들면 그 유전자를 통합할 것입니다..
Booz Barstow, 연구의 수석 저자이자 농업 및 생명 과학 대학 생물 및 환경 공학 조교수
Barstow는 그에게 유전자를 추가하기 시작하려고 합니다. 대장균고도로 분석되고 다루기 쉬운 박테리아입니다. 전자로 구동되는 공학 박테리아는 재생 에너지를 사용하여 바이오 연료, 화학 물질, 식품 및 탄소 격리를 만드는 길을 열어줍니다.
이 연구의 공동 저자는 Barstow 연구실의 박사 과정 학생인 Farshid Selimigazi입니다. Rowe의 연구실에서 박사 과정 학생인 Leah Truchel; 그리고 하버드 대학의 생물 의학 정보학 조교수인 Michael Baim이 있습니다.
이 연구는 Burroughs Welcome Fund, 미 에너지부, 미 공군 과학 연구실의 재정 지원을 받았습니다.
저널 참조:
아칸소주 로우, 다른 사람. (2021) 전자 흡수 경로 결정 쉐와넬라 오네덴시스. 커뮤니케이션 생물학. doi.org/10.1038/s42003-021-02454-x.
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