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    Expandindo a via biossintética via retrobiossíntese
    p Reações biossintéticas construídas em E. coli para a produção in vivo de 12 SCPAs. Esses 12 SCPAs foram os que mostraram ser produzidos pela valina descarboxilase (VlmD) in vitro (caixas pontilhadas). Os grupos amina e carboxílico mostrados em cada caixa pontilhada são apresentados com círculos amarelos e verdes, respectivamente. Os átomos de carbono do centro de reação que estão sujeitos a transformações químicas são marcados com asteriscos. A glicólise é indicada com um fundo vermelho, que leva à biossíntese de precursores de 12 aminoácidos. Múltiplas reações são apresentadas com duas ou mais setas. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)

    p Os engenheiros metabólicos da KAIST apresentam pela primeira vez a produção de base biológica de várias aminas primárias de cadeia curta que têm uma ampla gama de aplicações em indústrias químicas. A equipe de pesquisa liderada pelo Distinguido Professor Sang Yup Lee do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular projetou as novas vias biossintéticas para aminas primárias de cadeia curta, combinando retrobiossíntese e uma etapa de seleção de precursor. p A equipe de pesquisa verificou as vias recém-projetadas, confirmando a produção in vivo de 10 aminas primárias de cadeia curta, fornecendo os precursores. Além disso, as cepas de plataforma de Escherichia coli foram metabolicamente projetadas para produzir três aminas primárias de cadeia curta de prova de conceito a partir da glicose, demonstrando a possibilidade da produção de base biológica de diversas aminas primárias de cadeia curta a partir de recursos renováveis. A equipe de pesquisa disse que este estudo expande a estratégia de projetar sistematicamente vias biossintéticas para a produção de um grupo de produtos químicos relacionados, conforme demonstrado por várias aminas primárias de cadeia curta como exemplos.

    p Atualmente, a maioria dos produtos químicos industriais usados ​​em nossas vidas diárias é produzida com produtos à base de petróleo. Contudo, Existem vários problemas sérios com a indústria do petróleo, como o esgotamento das reservas de combustível fóssil e problemas ambientais, incluindo o aquecimento global. Para resolver esses problemas, a produção sustentável de produtos químicos e materiais industriais está sendo explorada com microorganismos como fábricas de células e biomassa não alimentar renovável como matérias-primas alternativas aos produtos derivados do petróleo. A engenharia desses microrganismos tem se tornado cada vez mais eficiente e eficaz com a ajuda da engenharia metabólica de sistemas - uma prática de engenharia do metabolismo de um organismo vivo para a produção de um metabólito desejado. A respeito disso, o número de produtos químicos produzidos usando biomassa como matéria-prima aumentou substancialmente.

    p Embora o escopo de produtos químicos que podem ser produzidos usando microrganismos continue a se expandir por meio de avanços na engenharia metabólica de sistemas, a produção biológica de aminas primárias de cadeia curta ainda não foi relatada, apesar de sua importância industrial. As aminas primárias de cadeia curta são os produtos químicos que possuem um grupo alquila ou arila no lugar de um átomo de hidrogênio na amônia com comprimentos de cadeia de carbono variando de C1 a C7. As aminas primárias de cadeia curta têm uma ampla gama de aplicações nas indústrias químicas, por exemplo, como um precursor para produtos farmacêuticos (por exemplo, medicamentos antidiabéticos e anti-hipertensivos), agroquímicos (por exemplo, herbicidas, fungicidas e inseticidas), solventes, e aceleradores de vulcanização para borracha e plastificantes. O tamanho do mercado de aminas primárias de cadeia curta foi estimado em mais de 4 bilhões de dólares americanos em 2014.

    p A principal razão pela qual a produção de base biológica de aminas primárias de cadeia curta ainda não era possível devido às suas vias biossintéticas desconhecidas. Portanto, a equipe projetou vias biossintéticas sintéticas para aminas primárias de cadeia curta, combinando retrobiossíntese e uma etapa de seleção de precursor. A retrobiossíntese permitiu o projeto sistemático de uma via biossintética para aminas primárias de cadeia curta usando um conjunto de regras de reação bioquímica que descrevem os padrões de transformação química entre um substrato e moléculas de produto em um nível atômico.

    p Esses múltiplos precursores previstos para a possível biossíntese de cada amina primária de cadeia curta foram sequencialmente reduzidos usando a etapa de seleção do precursor para experimentos de engenharia metabólica eficientes.

    p "Nossa pesquisa demonstra a possibilidade de produção renovável de aminas primárias de cadeia curta pela primeira vez. Estamos planejando aumentar a eficiência de produção de aminas primárias de cadeia curta. Acreditamos que nosso estudo terá um papel importante no desenvolvimento de e bioindústrias ecológicas e a reorganização da indústria química, que é obrigatório para resolver os problemas ambientais que ameaçam a sobrevivência da humanidade, "disse o professor Lee.


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