Faodar formate fhaicinn mar chnàimh-droma bith-eaconamach neodrach a thaobh charbon, air a thoirt a-mach à CO2 a’ cleachdadh dhòighean (dealan)ceimiceach agus air a thionndadh gu toraidhean le luach-leasaichte a’ cleachdadh easgan einsímeach no meanbh-fhàs-bheairtean innleadaichte. Is e ceum cudromach ann a bhith a’ leudachadh gabhail a-steach formate synthetigeach an lughdachadh teirmeadainimigeach iom-fhillte de formaldehyde, a nochdas an seo mar atharrachadh dath buidhe. Creideas: Institiud Meanbh-bhitheòlas Talamhaidh Max Planck/Geisel.
Tha luchd-saidheans aig Institiud Max Planck air slighe metabolach sintéiseach a chruthachadh a bhios ag atharrachadh carbon dà-ogsaid gu formaldehyde le cuideachadh bho searbhag formach, a’ tabhann dòigh neodrach a thaobh carbon airson stuthan luachmhor a dhèanamh.
Chan e a-mhàin gu bheil slighean anabolach ùra airson dà-ogsaid charboin a cheangal a’ cuideachadh le bhith a’ lughdachadh ìrean dà-ogsaid charboin san àile, ach faodaidh iad cuideachd an àite cinneasachadh ceimigeach traidiseanta de chungaidhean-leigheis agus tàthchuid ghnìomhach le pròiseasan bith-eòlasach neodrach a thaobh charbon. Tha rannsachadh ùr a’ sealltainn pròiseas leis an gabh searbhag formach a chleachdadh gus dà-ogsaid charboin a thionndadh gu stuth a tha luachmhor don ghnìomhachas bith-cheimiceach.
Leis an àrdachadh ann an sgaoilidhean gasaichean taigh-glainne, tha glacadh charboin no glacadh charboin dà-ogsaid bho thùsan sgaoilidhean mòra na chùis èiginneach. Ann an nàdar, tha gabhail a-steach charboin dà-ogsaid air a bhith a’ dol air adhart airson milleanan de bhliadhnaichean, ach chan eil a chumhachd fada bho bhith gu leòr airson dìoladh a dhèanamh airson sgaoilidhean daonna.
Bidh luchd-rannsachaidh air an stiùireadh le Tobias Erb bhon Institiud Meanbh-bhitheòlas Talamhaidh. Bidh Max Planck a’ cleachdadh innealan nàdarra gus dòighean ùra a leasachadh airson carbon dà-ogsaid a chàradh. Tha iad a-nis air soirbheachadh ann a bhith a’ leasachadh slighe metabolach fuadain a bhios a’ dèanamh formaldehyde ath-ghnìomhach bho searbhag formach, eadar-mheadhanair a dh’ fhaodadh a bhith ann am foto-co-chur fuadain. Faodaidh formaldehyde a dhol a-steach gu dìreach do ghrunn shlighean metabolach gus stuthan luachmhor eile a chruthachadh gun bhuaidhean puinnseanta sam bith. Coltach ri pròiseas nàdarra, tha feum air dà phrìomh ghrìtheid: lùth agus carbon. Faodar a’ chiad fhear a thoirt seachad chan ann a-mhàin le solas dìreach na grèine, ach cuideachd le dealan - mar eisimpleir, modalan grèine.
Anns an t-sreath luach, tha stòran gualain caochlaideach. Chan e carbon dà-ogsaid an aon roghainn an seo, tha sinn a’ bruidhinn mu na todhar gualain fa leth uile (blocaichean togail C1): carbon monoxide, searbhag formach, formaldehyde, methanol agus meatàn. Ach, tha cha mhòr a h-uile gin de na stuthan sin gu math puinnseanta, an dà chuid airson fàs-bheairtean beò (carbon monoxide, formaldehyde, methanol) agus airson a’ phlanaid (meatàn mar ghas taigh-glainne). Chan eil mòran meanbh-fhàs-bheairtean a’ gabhail ri dùmhlachdan àrda dheth ach an dèidh don searbhag formach a bhith air a neodachadh chun a’ bhun-formate aige.
“’S e stòr gualain gealltanach a th’ ann an searbhag formach,” tha Maren Nattermann, a’ chiad ùghdar den sgrùdadh, a’ cur cuideam air. “Ach tha a bhith ga thionndadh gu formaldehyde in vitro a’ toirt tòrr lùtha.” Tha seo air sgàth nach eil formate, salann formate, furasta a thionndadh gu formaldehyde. “Tha bacadh ceimigeach mòr eadar an dà mholaciul seo, agus mus urrainn dhuinn fìor ath-bhualadh a dhèanamh, feumaidh sinn faighinn thairis air le cuideachadh bho lùth bith-cheimiceach – ATP.”
B’ e amas an luchd-rannsachaidh dòigh nas eaconomach a lorg. Às dèidh a h-uile càil, mar as lugha de lùth a dh’ fheumar gus carbon a bhiadhadh a-steach don metabolism, ’s ann as motha de lùth a dh’ fhaodar a chleachdadh gus fàs no cinneasachadh a bhrosnachadh. Ach chan eil dòigh mar sin ann an nàdar. “Bha feum air beagan cruthachalachd gus na rudan ris an canar einnseanan measgaichte le iomadh gnìomh a lorg," tha Tobias Erb ag ràdh. “Ach, chan eil ann an lorg einnseanan tagraiche ach toiseach tòiseachaidh. Tha sinn a’ bruidhinn mu ath-bheachdan a dh’ fhaodar a chunntadh còmhla leis gu bheil iad gu math slaodach - ann an cuid de chùisean, tha nas lugha na aon ath-bhualadh gach diog gach einnsean. Faodaidh ath-bheachdan nàdarra a dhol air adhart aig ìre a tha mìle uair nas luaithe.” Seo far a bheil bith-cheimigeachd shintéiseach a’ tighinn a-steach, tha Maren Nattermann ag ràdh: “Ma tha fios agad air structar agus meacanaig einnsean, tha fios agad càite an cuir thu eadar-theachd. Tha e air a bhith na bhuannachd mhòr.”
Tha grunn dhòighean-obrach an lùib leasachadh einnsein: iomlaid bhlocaichean togail sònraichte, gineadh mùthaidhean air thuaiream, agus taghadh comas. “Tha formate agus formaldehyde le chèile glè fhreagarrach oir is urrainn dhaibh ballachan cealla a tholladh. Is urrainn dhuinn formate a chur ris a’ mheadhan cultar cealla, a bhios a’ dèanamh einnsein a thionndaidheas an formaldehyde a thig às gu dath buidhe neo-phuinnseanta às dèidh beagan uairean a thìde," thuirt Maren. Mhìnich Nattermann.
Cha bhiodh e comasach toraidhean fhaighinn ann an ùine cho goirid às aonais dhòighean àrd-toraidh. Gus seo a dhèanamh, cho-obraich an luchd-rannsachaidh le com-pàirtiche gnìomhachais Festo ann an Esslingen, sa Ghearmailt. “Às deidh timcheall air 4,000 atharrachadh, mheudaich sinn ar toradh ceithir uiread," tha Maren Nattermann ag ràdh. “Mar sin, tha sinn air a’ bhunait a chruthachadh airson fàs a’ mhodail meanbh-fhàs-bheairt E. coli, each-obrach meanbh-fhàs-bheairtean bith-theicneòlais, air searbhag formach. Ach, an-dràsta, chan urrainn dha na ceallan againn ach formaldehyde a thoirt gu buil agus chan urrainn dhaibh cruth-atharrachadh tuilleadh.”
Ann an co-obrachadh leis a cho-obraiche Sebastian Wink bhon Institiud Fiseòlas Moileciuil Lusan, tha luchd-rannsachaidh Max Planck an-dràsta a’ leasachadh seòrsa as urrainn eadar-mheadhanairean a ghabhail a-steach agus an toirt a-steach don mheatabolachd meadhanach. Aig an aon àm, tha an sgioba a’ dèanamh rannsachadh air tionndadh dealan-cheimigeach charboin dà-ogsaid gu searbhag formach le buidheann-obrach aig an Institiud Tionndadh Lùtha Ceimigeach. Max Planck fo stiùireadh Walter Leitner. Is e an t-amas fad-ùine “àrd-ùrlar aon-mheudach-a-fhreagras-air-a-h-uile duine” bho charboin dà-ogsaid air a thoirt gu buil le pròiseasan dealan-bhith-cheimigeach gu toraidhean leithid insulin no bith-dìosail.
Tùs: Maren Nattermann, Sebastian Wenk, Pascal Pfister, Hai He, Seung Hwang Lee, Witold Szymanski, Nils Guntermann, Faiying Zhu “Leasachadh sreath ùr airson cruth-atharrachadh formate a tha an urra ri fosfáit gu formaldehyde in vitro agus in vivo”, Lennart Nickel. , Charlotte Wallner, Jan Zarzycki, Nicole Pachia, Nina Gaisert, Giancarlo Francio, Walter Leitner, Ramon Gonzalez, agus Tobias J. Erb, 9 Cèitean, 2023, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
SciTechDaily: Dachaigh nan naidheachdan teicneòlais as fheàrr bho 1998. Cùm suas ris na naidheachdan teicneòlais as ùire tro phost-d no meadhanan sòisealta. > Geàrr-chunntas post-d le ballrachd an-asgaidh
Lorg luchd-rannsachaidh aig Cold Spring Harbor Laboratories gu bheil SRSF1, pròtain a bhios a’ riaghladh spliseadh RNA, air a riaghladh suas anns a’ pancreas.