Masstillverkningen av biobränslen kan vara nyckeln till grönare, mer miljövänlig energi, transport och produktalternativ. Forskare har tidigare konstruerat metaboliska vägar för mikrober, gör dem till små biobränslefabriker. Nu, ny forskning från en ingenjör vid Washington University i St. Louis förfinar processen ytterligare, sy ihop de bästa bitarna av flera olika bakterier för att syntetisera en ny biobränsleprodukt som matchar nuvarande motorer bättre än tidigare producerade biobränslen.

"Mitt labb är intresserad av att utveckla mikrobiella biosyntetiska processer för att göra biobränslen, kemikalier, och material med skräddarsydda strukturer och egenskaper, " sa Fuzhong Zhang, docent vid Högskolan för teknik och yrke. "Tidigare, vi konstruerade E.coli för att producera en prekursorförening som leder till produktion av avancerade biobränslen. I det här arbetet, vi tog nästa steg mot den faktiska tillverkningen."

Zhangs forskning fokuserar på tekniska metaboliska vägar som, när den är optimerad, låta bakterierna fungera som en biobränslegenerator. I sina senaste rön, nyligen publicerad i Bioteknik för biobränslen , Zhangs labb använde de bästa bitarna av flera andra arter – inklusive en välkänd patogen – för att göra det möjligt för E.coli att producera grenade, långkedjig fettalkohol (BLFL), ett ämne som kan användas som ett frysbeständigt, flytande biobränsle.

"Vi designade och konstruerade sedan en syntetisk metabolisk väg inuti den snabbväxande E.coli genom att introducera gener från andra arter, inklusive Staphylococcus aureus, cyanobakterier och jordbakterier, " sa Zhang. "Genom att använda CRISPR, vi införlivade gener från olika arter med gynnsamma egenskaper i E.colis fettsyraväg."

Zhang och hans team fastställde att staph var särskilt användbart för att lösa ett vanligt problem vid tillverkning av biobränsle:den virulenta patogenen kunde införliva grenar i sin lipid. Dessa grenstrukturer sänker lipidernas smälttemperatur dramatiskt och omvandlar långkedjig fettalkohol från ett vaxartat ämne till en vätska som bättre kan användas som bränsle under kallt väder.

Att integrera de olika arternas gener i E.coli gav också ett annat resultat:Normalt, E.coli kan inte producera någon grenad lipid på egen hand, men med den konstruerade metaboliska vägen, 75 procent av de E. coli-producerade biobränslena är grenade.

Zhang säger att nästa steg innebär att flytta den konstruerade metaboliska vägen till en mer industriellt relevant mikrobiell värd. Hans labb arbetar för närvarande med andra Washington University-labb mot detta mål.