فهرست

MCL- Poly (3HA)

نقش زيستي

MCL در مقابل SCL

بيوسنتز و متابوليسم :

طراحي فرآيند در دو گونه ي pseudemenas

p. olevoran

p. putide

تنظيم مونومرهاي MCL –poly3HA

توليد MCL –poly3HA با ديگر كاركردها

ژنتيك مولكولي و سويه هاي نوتركيب

pseudemenad هاي نوتركيب

E.coli نوتركيب

فرايندهاي Downstrean

توليد

كاربردها و patent ها

آينده و ديدگاهها

E.Coil نوتركيب

تشكيل PHA توسط سويه هاي نوتركيب E .Coil داراي نقص درمراحل مختلف- اكسيداسيون

 

 

پلي هيدروكسي آلكانوئات هاي با طول متوسط (Medium chain leught pcgy (3hA) گروه بزرگي از پلي استرهاي طبيعي هستند كه توسط باكتري ها توليد مي شوند و تنوع ساختاري بالقوه و بالفعل بالاي اين پليمرها باعث افزايش توجه نسبت به توليد اقتصادي آن ها شده است . كنترل مونورهاي تشكيل دهنده و استراتژي هاي مختلف تخمير كه امكان طراحي و ساخت پليمرهاي با ساختار ويژه را فراهم مي سازد . علاوه بر آن پلي (3HA) هاي فعال شده براي تغييرات شيميايي بيشتر نيز توليد شده اند . 

 

MCL –poly3HA تنها يك نوع پليمر نيست بلكه خانواده هاي بزرگي از انواع پلي استرها است كه تركيب و ويژگي هاي آن با توجه به تركيب مونورهاي در دسترس متفاوت است تاكنون بيش از 100 نوع MCL –poly3HA شناسايي شده اند كه داراي مونورهاي بين 6 تا 16 كربن و زنجيره هاي متنوع اشباع ، غير اشباع ، بدون شاخه ، داراي شاخه‌ي آليفاتيك ، يا آروماتيك هستند . علاوه بر اين ها مونومرهاي با انواع گروههاي جانبي فعال نظير اتم هاي هالوژن ، هيدروكسي ، اپوكسي ، سيانو ، كربوكسيل ، فنوكسيل ، سيانوفنوكسي ، نيتروفنوكسي و همچنين كربوكسيل استري شده قابل پليمريزه شدن به MCL –poly3HA هستند . تمامي پيوندها به علت خاصيت فضا ويژگي آنزيم هاي پليمر از به صورت R مي باشند . وزن مولكولي پليمرها بسته به نوع ميكروارگانيسم ، نوع پليمر و شرايط رشد بين 105 ×2 تا 106 ×3 است . 

نقش زيستي 

MCL –poly3HA ها به عنوان منابع ذخيره‌ي كربن ، انرژي در باكتري ها عمل مي كنند و هنگامي كه كربن مازاد بر نياز در محيط موجود است توليد مي شوند . از آنجا كه اين تركيبات به صورت پليمر ذخيره مي شوند بنابراين تغيير محسوسي در فشار اسمزي سلول نمي دهند . هنگامي كه منبع كربن خارج سلولي كاهش يابد اين پليمرها توسط آنزيم هاي دپليمراز درون سلولي تجزيه شده و مورد استفاده قرار مي گيرند . تبديل منابع غذايي اضافه به مواد ذخيره اي داراي ارزش بقا است چون دسترسي ميكروارگانيسم هاي رقيب را به آنها كاهش مي دهد . 

كاركرد احتمالي ديگري كه MCL –poly3HA ميتواند داشته باشد در سم زدايي است . تركيباتي مثل آلكان ها ، آلكانول ها و اسيدهاي چرب در غلظت هاي پايين براي ميكروارگانيسم ها سمي محسوب مي شوند و حذف سريع آنها از طريق تبديلشان MCL –poly3HAزيستايي ميكروارگانيسم ها را افزايش مي دهد . 

MCL  در مقابل SCL  

در طبيعت انواع مختلف poly3HA ديده مي شود و هر ناظري كاركردهاي متنوع را براي آنها انتظار دارد . هنگامي كه منبع غذايي باكتري تركيبات آليفاتيك باشند MCL –poly3HA ها فرم مناسبي براي ذخيره سازي هستند . در مقابل SCL – Pcly (3HA) ها در حضور كربوهيدرات بهتر و بهينه تر به نظر مي رسند . اگر فرض كنيم كه مونورهاي  poly3HA پس از دپليمريزه شدن توسط ATP فعال مي شوند . دراين صورت به عنوان مثال تبديل كانوئيك اسيد به MCL –poly3HA و سپس تبديل آن به استيل كوآ نسبت به تبديل مستقيم آن به استيل كوآ تنها مصرف يك ATP اضافي را مي طلبد . در صورتي كه اگر پليمر SCL –poly3HA {poly3HA} باشد 5/2 مولكول ATP  بايد مصرف شود ( شكل - ) . دركنار صرفه جويي در انرژي توانايي MCL –poly3HA در حفظ قدرت احيا (Reducing power) ي مولكول نيز بيشتر است . تبديل كانوئيك اسيد به 3- هيدروكسي كانوئيك اسيد تنها منجر به توليد يك FADH مي شود و باقي قدرت احيا در مولكول محفوظ مي ماند . در مقابل تبديل آن به 3- هيدوركسي – بوتيريك اسيد معادل NADH  5/1 و FADH  4 توليد مي كند و قدرت احياي كمتري را در مولكول باقي مي گذارد . 

در مقابل SCL –poly3HA  ها در صورت استفاده از كربوهيدرات ها منابع ذخيره ي بهتري هستند . اين امر بدين خاطر است كه توليد MCL –poly3HA از طريق سنتز اسيد چرب نيازمند مصرف ATP و قدرت احياي بيشتري است با تجزيه ي آن توسط مسير بتا – اكسيد اسيون . 

بنابراين به طور خلاصه در صورت استفاده از سوبستراهاي آليفاتيك MCL –poly3HA يك تركيب ذخيره اي مناسب و در صورت استفاده از سوبسترا هاي كربوهيدراتي SCL –poly3HA يك تركيب ذخيره اي مناسب است . 

بيوسنتز و متابوليسم : 

همانطور كه پيشتر اشاره شد ، نوع مونومرهاي تشكيل دهنده ي MCL –poly3HA بستگي به نوع منبع كربن حاضر در محيط دارد . مثلا در P.olecvorans  بسته به نوع –n آلكاني كه به باكتري داده شود نوع پليمر محصول متفاوت است . در طي اين آزمايشها ديده شده كه اين آلكان طي از دست دادن گروههاي دو كربنه تجزينه شده اند . بنابراين احتمال اينكه مسير بتا – اكسيد اسيون در سنتز MCL –poly3HA دخيل باشد . مطرح شده اين نوع نتايج بعدا تائيد شده و ژن هاي مربوط شناسايي شدند . مسير معمول سنتز MCL –poly3HA از طريق بتا – اكسيداسيون در شكل – آمده است شكل مقابل بتا- اكسيداسيون مسير بيوسنتز اسيدهاي چرب MCL –poly3HA بدين طريق نيز توليد ميشود : 

نتايج آزمايشها با طبيعت اين مسيرها سازگار هستند . به عنوان مثال رد p.putede kt2442 سه نوع مسير متفاوت براي تبديل هگزانوئيك اسيد به MCL –poly3HA قابل مشاهده است هگزانوئيك اسيد مي تواند مستقيما پس طي يك نيم چرخه از بتا – اكسيداسيون تبديل به 3- هيدروكسي – هگزانوئيك اسيد شده و در ساختار PHA شركت كند . يا آنكه در چرخه ي بتا- اكسيداسيون تماما به استيل ـ كوآ تبديل شده و استيل كوآ براي بيوسنتز مونومرهاي مختلف C 6 تا C14  بكار گرفته شود. از طرف ديگر وجود مونومرهاي غير اشباع حاكي از آن است كه سنتز Denevo ي اسيدهاي چرب صورت مي پذيرد . همچنين مداركي مبني بر طويل شدن خود هگزانوئيك اسيد وجود دارد . 

از طرف ديگر تركيباتي بي ارتباط چون گلوكز ، فروكتوز و گليسرول هم ميتوانند به MCL –poly3HA تبديل شوند . اين نوع پليمرها تنها مونومرهاي C8  و C10 دارند . علاوه بر اين حضور وابسته به دماي اسيدهاي چرب غير اشباع و قطع توليد MCL –poly3HA در حضور سرولنين (Cerulenin)  ( يك مهار كننده ي سنتز اسيدهاي چرب ) تبديل اين تركيبات از طريق بيوسنتز اسيدهاي چرب ( مسير دوم ) را تائيد مي كند .

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.