Nova técnica identifica rapidamente enzimas de alto desempenho para biomanufatura sustentável

Para avançar no uso de micróbios para produzir materiais de forma sustentável, é necessário encontrar novas ferramentas moleculares ou enzimas – mas isso é trabalhoso intensivo. Uma equipe da Kobe College desenvolveu uma técnica que pode classificar milhares de candidatos e um fluxo de trabalho que pode avaliar representantes da noite para o dia, no que pode se tornar uma tecnologia elementary para a biomanufatura.

O trabalho foi publicado em Catálise da ACS.

Como Reservas de petróleo Dwindle e preços subirem, os microorganismos podem produzir produtos químicos e combustíveis úteis a partir de Recursos renováveis. Eles podem converter matérias -primas em produtos em condições leves através do uso de ferramentas moleculares especializadas chamadas enzimas.

Encontrar enzimas apropriadas, modificá -las e montá -las em linhas de montagem molecular é o que se trata a biomanufatura. A bioengenheira da Universidade de Kobe, Hasunuma Tomohisa, diz: “Quem controla as enzimas controla a biomanufatura. Existem bancos de dados facilmente acessíveis com mais de 200 milhões de entradas de enzimas, mas muitas das informações sobre elas são especulativas e que consomem tempo e trabalho intensivo para confirmar sua função”.

Para resolver esse problema, Hasunuma e sua equipe criaram uma nova maneira de agrupar automaticamente um grande número de enzimas de uma maneira que facilita a seleção de um conjunto de representantes significativos e o foco de pesquisas nelas.

Além disso, eles desenvolveram um sistema robótico que pode testar a atividade das enzimas representativas em uma variedade de matérias -primas dentro de um dia. Juntos, isso lhes permitiria rastrear uma grande variedade de enzimas para uma determinada função e decidiram experimentá -la em uma classe de quase 7.000 enzimas envolvidas em um processo necessário para produzir as matérias -primas para combustíveis, plásticos e sabores.

Em Catálise da ACS, A equipe relata que essa abordagem lhes permitiu identificar uma enzima que possui produtividade até 10 vezes maior que a do atual padrão da indústria. O que é igualmente importante, porém, é que a enzima recém -identificada também é tão versátil quanto esse padrão; Ou seja, ele pode realizar a reação em uma ampla gama de matérias -primas.

“Acima de tudo, essa descoberta demonstra que nossa abordagem é capaz de identificar enzimas até agora não reconhecidas, altamente ativas e versáteis desses bancos de dados”, disse Hasunuma.

O bioengenheiro, no entanto, também deseja apontar outro benefício de seu método, dizendo: “A grande quantidade de dados sobre as diferenças entre as enzimas e as diferenças em sua versatilidade nos permite identificar quais partes da enzima provavelmente são responsáveis ​​por uma determinada característica desejável. enzimas. “

Hasunuma espera que a tecnologia que sua equipe desenvolveu seja tão útil que se torne uma tecnologia elementary para a biomanufatura, assim como os próprios bancos de dados.

Mas ele já está procurando a próxima coisa: “Nossa tecnologia nos permite conectar enzima Estrutura com função em larga escala – este é o materials de treinamento perfeito para uma IA. Estamos pensando em desenvolver uma IA que pode mudar e usar os dados nos bancos de dados para prever a função das enzimas com mais precisão “.