Ein Forschungsteam, bestehend aus Woo Dae Jang, Gi Bae Kim und Distinguished Professor Sang Yup Lee vom Department of Chemical and Biomolecular Engineering am KAIST, berichtete über eine interaktive Stoffwechselkarte biobasierter Chemikalien. Ihre Forschungsarbeit „Eine interaktive metabolische Karte biobasierter Chemikalien“ wurde online in veröffentlicht Trends in der Biotechnologie am 10. August 2022.
Als Reaktion auf den raschen Klimawandel und die Umweltverschmutzung erhält die Forschung zur Herstellung petrochemischer Produkte unter Verwendung von Mikroorganismen Aufmerksamkeit als nachhaltige Alternative zu bestehenden Produktionsmethoden. Um verschiedene chemische Substanzen, Materialien und Brennstoffe unter Verwendung von Mikroorganismen zu synthetisieren, ist es notwendig, zunächst den Biosyntheseweg zum gewünschten Produkt durch Exploration und Entdeckung zu konstruieren und sie in Mikroorganismen einzuführen. Außerdem ist es zur effizienten Synthese verschiedener chemischer Substanzen manchmal notwendig, gleichzeitig chemische Verfahren zusammen mit biotechnologischen Verfahren unter Verwendung von Mikroorganismen einzusetzen. Für die Produktion nicht-nativer Chemikalien werden neue Wege entwickelt, indem Enzyme aus heterologen Quellen rekrutiert oder Enzyme eingesetzt werden, die durch rationales Engineering, gerichtete Evolution oder Ab-initio-Design entwickelt wurden.
Das Forschungsteam hatte bereits 2019 eine Karte von Chemikalien fertiggestellt, die alle verfügbaren Wege biologischer und/oder chemischer Reaktionen zusammenfasste, die zur Produktion verschiedener biobasierter Chemikalien führen, und die Karte veröffentlicht Naturkatalyse. Die Karte wurde in Form eines Posters an Industrie und Wissenschaft verteilt, um die Synthesewege biobasierter Chemikalien auf einen Blick zu überprüfen.
Das Forschungsteam hat die Karte biobasierter Chemikalien diesmal um eine interaktive Karte im Web erweitert, damit jeder mit Internetzugang schnell effiziente Wege zur Synthese gewünschter Produkte erkunden kann. Die webbasierte Karte stellt interaktive visuelle Werkzeuge bereit, um eine interaktive Visualisierung, Exploration und Analyse komplexer Netzwerke biologischer und/oder chemischer Reaktionen zu den gewünschten Produkten zu ermöglichen. Darüber hinaus diskutiert das berichtete Papier auch die Herstellung natürlicher Verbindungen, die für verschiedene Zwecke wie Lebensmittel und Medizin verwendet werden, was dazu beitragen wird, neue Wege durch ähnliche Ansätze oder durch Ausnutzung der in der Karte beschriebenen Promiskuität von Enzymen zu entwerfen. Die veröffentlichte Karte biobasierter Chemikalien ist auch online verfügbar.
Die Co-Erstautoren Dr. Woo Dae Jang und Ph.D. Student Gi Bae Kim, sagen, dass sie „diese Studie durchgeführt haben, um der Nachfrage nach einer Aktualisierung der zuvor verteilten Chemikalienkarte und der Verbesserung ihrer Vielseitigkeit nachzukommen“.
„Die Karte wird voraussichtlich in einer Vielzahl von Forschungsarbeiten und bei Bemühungen zur Festlegung von Strategien und Perspektiven für die chemische Produktion unter Einbeziehung bio- und chemischer Methoden, die in der Karte detailliert beschrieben sind, verwendet.“
Der angesehene Professor Sang Yup Lee sagt, dass „die interaktive Karte biobasierter Chemikalien dazu beitragen soll, die Stoffwechselwege für die Biosynthese von Zielchemikalien zusammen mit den Strategien chemischer Umwandlungen zu entwerfen und zu optimieren und als Blaupause für die Entwicklung weiterer Ideen zu dienen Herstellung gewünschter Chemikalien durch biologische und/oder chemische Reaktionen.“
Woo Dae Jang et al, Eine interaktive Stoffwechselkarte biobasierter Chemikalien, Trends in der Biotechnologie (2022). DOI: 10.1016/j.tibtech.2022.07.013
Veröffentlichte Karte: systemsbiotech.co.kr