ใช้แบคทีเรียE.coliผลิตPutrescine สารตั้งต้นของไนลอน

ทีมนักวิทยาศาสตร์เกาหลีใต้ได้ประสบความสำเร็จในการดัดแปลงพันธุกรรมของแบคทีเรียE.coli ให้สามารถผลิตPutrescineซึ่งเป็นสารเคมีที่สำคัญทางอุตสาหกรรมได้ การใช้แบคทีเรียจะเป็นทางเลือกใหม่ เนื่องจากในปัจจุบัน Putrescineถูกผลิตมาจากสารตั้งต้นที่ได้มาจากน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ

สำหรับคุณสมบัติทางเคมี Putrescineเป็นโซ่คาร์บอน49ตัวที่มีกลุ่มamineห้อยหัวท้าย (เรียกว่า di-amine)

Putrescineถูกใช้ในอุตสาหกรรมยา อุตสาหกรรมการเกษตร และ อุตสาหกรรมเคมี ตัวอย่างเช่นการสังเคราะห์โพลีเมอร์ไนลอน ราคาPutrescineอยู่ที่ประมาณ1,600 ยูโรต่อตัน ความต้องการทั่วโลกประมาณ 10,000 ตันต่อปี

 

กระบวนการการผลิตPutrescineในระดับอุตสาหกรรมต้องพึ่งการสังเคราะห์ทางเคมี สารตั้งต้นมีต้นทางมาจากเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ และต้องใช้สารเร่งปฏิกิริยาราคาแพง สารเคมีที่เกี่ยวข้องกับ กระบวนการรดังกล่าวทีความไวไฟและเป็นพิษสูง จึงสามารถเป็นอันตรายต่อมนุษย์ต่อทั้งคนและสิ่งแวดล้อม แต่ในตอนนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ นำโดยศ. Sang Yup Lee จากสถาบันชั้นสูงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเกาหลี (KAIST) ได้เริ่มใช้เทคโนโลยีชีวภาพมาผลิตเป็นอีกทางเลือกในการผลิตPutrescine

 

“นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถพัฒนาE.coliจนเป็นสายพันธุ์ที่ผลิตPutrescineได้อย่างมีประสิทธิภาพ” ศ.Leeกล่าว “การพัฒนากระบวนการผลิตสารเคมีทางชีวภาพเปรียบเสมือนแหล่งเชื้อเพลิงทดแทนที่สำคัญมากสำหรับโลกที่ต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงจากซากพืชซากสัตว์อย่างมาก”

 

ทีมนักวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการทาง Metabolic Engineering เข้าไปดัดแปลงDNAของE.coliเพื่อปรับปรุงระบบการเผาผลาญและควบคุมของเซลล์ให้ดีขึ้น เพื่อจะสร้างPutrescineได้มากขึ้น

 

เริ่มต้นจากการลบล้างกระบวนการเผาผลาญอาหารวิถีอื่นๆของE.coliที่ไม่ได้ให้ผลผลิตเป็นPutrescineออก แล้วก็ลบล้างกระบวนการที่มีวิถีที่ทำให้Putrescineหายไป ต่อมาก็เพิ่มประสิธิภาพของเอนไซม์ชื่อ ‘Spec C’ ที่ช่วยเปลี่ยนสารเคมีornithine ให้กลายเป็นPutrescineให้แสดงผลมมากขึ้น สุดท้ายก็ดัดแปลงตัวที่ส่ง putrescineออกไปนอกเซลล์แบคทีเรียให้สามารถส่งPutrescineออกไปในความเข้มข้นที่สูงขึ้น ผลจากวิธีการทั้งหมดคือสามารถผลิต putrescineได้24.2กรัมต่อหนึ่งลิตร

 

อย่างไรก็ตาม เชื่อกันว่าPutrescineเองก็มีความเป็นพิษต่อแบคทีเรีย ทางทีมวิจัยเลยต้องศึกษาว่าE.coliมีความคงทนต่อputrescineมากเพียงใด การศึกษาจุดนี้สำคัญต่อการนำไปใช้ทางอุตสาหกรรม เพราะต้องระวังไม่ให้ผลิตPutrescineในอัตราที่เร็วหรือมากไป ผลที่ทีมวิจัยพบคือE.coliสามารถทนต่อความเข้นข้นของPutrescineที่10เท่าของความเข้มข้นทั่วๆไปในเซลล์ของE.coli ทำให้ความกังวลที่จะนำมาใช้ทางอุตสาหกรรมหมดไป

 

 

แหล่งข่าว: Wiley-Blackwell

ข่าววันที่: 27 ส.ค. 2552

เวบไซต์: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/08/090826191849.htm

วารสารอ้างอิง: Lee.S.Y, Qian,Z, Xia. X. Metabolic engineering of Escherichia coli for the production of Putrescine, a Four Carbon Diamine. Biotechnology and Bioengineering, 2009; DOI: 10.1002/bit.22502