طريقة محسنة للهندسة الوراثية لنباتات الوقود الحيوي

طور الباحثون نظامًا سيسمح للعلماء بتحديد وتوصيف دور المواد التي تنقل السكريات داخل الخلايا، وهي المواد التي تعتبر مكونات أساسية في التخليق الحيوي لجدران الخلايا في النباتات

طور الباحثون أداة علمية جديدة وقوية ستكون قادرة على المساعدة في الهندسة الوراثية للمحاصيل المستخدمة لصنع الوقود في إطار الطاقة الحيوية النظيفة و"الخضراء" والمتجددة - وهو نظام سيسمح للعلماء بتحديد وتوصيف الدور من المواد التي تنقل السكريات داخل الخلايا، وهي مواد تشكل مكونات أساسية في التركيب الحيوي لجدران الخلايا في النباتات.

ويوضح العلماء من وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ومختبر بيركلي: "لقد سمح لنا نظامنا الفريد بتوصيف نشاط المواد المسؤولة عن نقل السكريات في نبات "أرابيدوبسيس" وتحديد موقع عائلة مكونة من ستة مواد جديدة" يقول هنريك شيلر، أحد الباحثين الرئيسيين: "الأشياء التي لم يتم وصفها مطلقًا في الأدبيات". "يمكن لطريقتنا أن تقدم تقدمًا سريعًا في مجال تحديد وظائف المواد التي تنقل السكريات في النباتات والكائنات الحية الأخرى، وهي مسألة مهمة للهندسة الأيضية لجدران الخلايا." تم نشر المقال الذي يصف نتائج الدراسة منذ فترة طويلة في المجلة العلمية Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

تعتبر السكريات الموجودة في الكتلة الحيوية للنباتات مصدرًا لإمكانات كبيرة لتطوير طاقة صديقة للبيئة إذا أمكن تحويلها بشكل فعال إلى وقود وسائل النقل - البنزين والديزل ووقود الطائرات - بطريقة تكون قادرة على المنافسة اقتصاديًا مع الوقود المعتمد على البنزين. الوقود. أحد عوامل النجاح في هذا الجهد سيكون هندسة المحاصيل النباتية التي تم تحسين جدران خلاياها من حيث محتواها من السكر.

باستثناء السليلوز (السليلوز) والكالوز، يتم تصنيع السكريات المعقدة الموجودة في جدران الخلايا النباتية في عضية جولجي بواسطة إنزيمات تسمى ناقلات الجليكوزيل. يتم بناء هذه السكريات من مواد خام من سكريات أبسط يتم نقلها إلى عضية جولجي من العصارة الخلوية، أو المصفوفة السيتوبلازمية، وهو السائل السيتوبلازمي الموجود داخل الخلايا، وهو ليس جزءًا من عضيات الخلية ولا يحده جزيئات داخلية. الأغشية داخل الخلية. وعلى الرغم من أهميتها الكبيرة، إلا أنه لم يتم تشخيص سوى عدد قليل من المواد المسؤولة عن نقل هذه السكريات على المستوى الجزيئي. كان جزء كبير من التأخير في هذا البحث هو نقص المواد اللازمة لإجراء هذه التوصيفات.

ويوضح الباحث الرئيسي أن "المواد التي تنقل السكريات من أصل ثديي متاحة تجاريا بسبب الاهتمام الطبي بها، لكن تلك ذات الأصل النباتي غير متوفرة، مما يجعل أبحاثها والإنزيمات المرتبطة بها صعبة".

ولتطوير نظامهم الجديد، قام الباحثون بإعداد عدة مواد صناعية قادرة على نقل السكريات إلى الخلايا ومن ثم إدخالها في الجسيمات الشحمية لفحصها بواسطة التحليل الطيفي الكتلي. واستخدم الباحثون هذه الطريقة لتوصيف نشاط 6 مواد جديدة مسؤولة عن نقل السكريات في نبات الأرابيدوبسيس، وهو قريب من نبات الخردل، والذي يستخدم كمصنع نموذجي في أبحاث الوقود الحيوي المتقدمة.

"لقد وجدنا أن توافر المادة الخام المحددة له تأثيرات مختلفة فيما يتعلق بمنتجات السكريات المنفصلة، ​​مما يشير إلى أن التخليق الحيوي لعديدات السكاريد في جدران الخلايا في عضية جولجي للنباتات يتم تنظيمه أيضًا من خلال آليات مسؤولة عن نقل المواد الخام. مواد." وبالإضافة إلى الكشف عن هذه المواد الست الجديدة، تم استخدام الطريقة الجديدة لتوصيف 6 مادة إضافية ناقلة للسكر سيتم نشر تفاصيلها قريبا.

أخبار الدراسة