곰팡이를 사용하여 연구자들은 해양 플라스틱을 제약 산업의 재료로 전환합니다.

[아름이]

곰팡이를 사용하여 연구자들은 해양 플라스틱을 제약 산업의 재료로 전환합니다.
날짜:
2023년 1월 17일
원천:
캔자스대학교
요약:
곰팡이에 대한 연구는 태평양의 재활용하기 어려운 플라스틱 폐기물을 의약품 제조의 핵심 구성 요소로 변환하는 데 도움이 되었습니다.

캔자스 대학에서 진행 중인 곰팡이에 대한 연구는 태평양에서 재활용하기 어려운 플라스틱 폐기물을 의약품 제조를 위한 핵심 구성 요소로 변환하는 데 도움이 되었습니다.

폴리에틸렌 전환을 위한 화학-생물학적 접근 방식은 유 전적으로 변형된 Aspergillus nidulans라는 일상적인 토양 곰팡이를 사용합니다. 이 결과는 최근 독일화학학회지인 Angewandte Chemie 에 게재된 "Polyethylenes into Fungal Secondary Metabolites" 논문에 보고되었다 .

공동 저자인 Berl Oakley, Irving S는 "이 논문에서 우리가 한 것은 특히 해롭거나 비싸지 않은 산소와 일부 금속 촉매를 사용하여 폴리에틸렌을 먼저 분해하는 것입니다. 이렇게 하면 플라스틱이 이산으로 분해됩니다."라고 말했습니다. . 고려대 분자생물학과 존슨 석좌교수.

다음으로 분해된 플라스틱에서 생성된 탄소 원자의 긴 사슬을 유전자 변형 아스페르길루스 곰팡이에 공급했습니다. 설계된 대로 곰팡이는 상업적으로 실행 가능한 아스퍼벤즈알데히드, 시트레오비리딘 및 뮤틸린을 포함하여 약리학적 활성 화합물의 배열로 대사했습니다.

이전 접근 방식과 달리 Oakley는 곰팡이가 "패스트 푸드"처럼 플라스틱 제품을 빠르게 소화했다고 말했습니다.

"이 접근법의 차이점은 두 가지입니다. 즉, 화학적이고 곰팡이입니다."라고 그는 말했습니다. "그러나 그것은 또한 상대적으로 빠릅니다. 이러한 시도를 많이 하면 곰팡이가 재료를 소화할 수 있지만 플라스틱은 분해하기가 너무 어렵기 때문에 몇 달이 걸립니다. 그러나 이것은 플라스틱을 빠르게 분해합니다. 일주일 안에 당신은 최종 제품."

KU 연구원은 새로운 접근 방식이 "이상하게" 효율적이라고 덧붙였습니다.

"배양에 들어가는 이산의 양 중 42%가 최종 화합물로 돌아옵니다."라고 그는 말했습니다. "우리의 기술이 자동차라면 시속 200마일, 갤런당 60마일을 달리고 재활용 식용유로 달릴 것입니다."

이전에 Oakley는 서던 캘리포니아 대학의 교신 저자인 Clay Wang과 협력하여 다양한 목적을 위한 약 100개의 2차 진균 대사 산물을 생산했습니다.

"곰팡이는 많은 화합물을 만들고 다른 유기체의 성장을 억제한다는 점에서 곰팡이에 유용합니다. 페니실린이 대표적인 예입니다."라고 Oakley는 말했습니다. "이러한 화합물은 유기체의 성장에 필요하지 않지만 다른 유기체로부터 보호하거나 경쟁하는 데 도움이 됩니다."

한동안 과학자들은 이러한 화합물을 생산하기 위해 곰팡이의 잠재력을 완전히 활용했다고 생각했습니다. 그러나 Oakley는 게놈 시퀀싱 시대가 인류와 환경에 도움이 되는 2차 대사산물을 사용할 수 있는 새로운 가능성을 열었다고 말했습니다.

오클리는 "아무도 발견하지 못한 2차 대사산물을 만드는 수많은 유전자 집단이 있고 수백만 종의 균류가 있다는 사실을 깨달았다"고 말했다. "많은 회사들이 수년 동안 좋은 일을 해왔지만 인큐베이터에서 무언가를 키우고 새로운 화합물 생산을 위해 검사했기 때문에 매우 불완전했습니다. 그러나 유전자 클러스터의 95%는 그 이후로 침묵했습니다. 그들은 필요할 때까지 '켜지지' 않습니다. 그들은 아무것도 하지 않았습니다. 그래서 발견할 더 많은 것들이 있습니다."

KU의 Oakley 연구실은 Aspergillus nidulans 및 기타 균류에서 유전자 발현을 변경하여 새로운 화합물을 생성하는 유전자 표적화 절차를 연마했습니다.

"우리는 이제 많은 곰팡이의 게놈을 시퀀싱했으며 화학적 화합물을 만드는 유전자 그룹의 서명을 인식할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "우리는 유전자의 발현을 바꿀 수 있고, 게놈에서 유전자를 제거할 수 있으며, 유전자에 대해 모든 종류의 일을 할 수 있습니다. 우리는 그곳에 이차 대사산물 유전자 클러스터가 많이 있다는 것을 볼 수 있었고 유전자 표적 절차를 통해 우리는 적어도 원칙적으로는 그 클러스터 중 일부를 켜는 것입니다."

Oakley와 Wang의 공동 저자는 USC의 Chris Rabot, Yuhao Chen, Swati Bijlani, Yi-Ming Chiang 및 Travis Williams, KU의 Elizabeth Oakley였습니다.

연구진은 폴리에틸렌 플라스틱은 재활용하기가 매우 어렵기 때문에 이 플라스틱을 소화하기 위한 2차 대사산물을 개발하는 데 집중했습니다. 이 프로젝트를 위해 그들은 캘리포니아 산타 카탈리나 섬의 카탈리나 항구에 수집된 태평양에서 폴리에틸렌을 수확했습니다.

오클리는 "플라스틱을 재활용하려는 시도가 많았고 그 중 일부는 재활용됐다"고 말했다. "많은 양은 기본적으로 녹아 직물로 만들어지고 다양한 다른 플라스틱 제품에 사용됩니다. 폴리에틸렌은 주요 플라스틱임에도 불구하고 그렇게 많이 재활용되지 않습니다."

고려대 연구원은 연구의 장기 목표는 모든 플라스틱을 곰팡이가 먹이로 사용할 수 있는 제품으로 분해하는 절차를 개발하여 재활용 중에 플라스틱을 분류할 필요가 없도록 하는 것이라고 말했습니다. 그는 이 작업이 고려대의 지구, 에너지 + 환경 연구 주제를 상징하며 "우리 행성과 그 거주자의 생명을 유지하는 데 도움이 되는 이해 증진"을 목표로 한다고 덧붙였습니다.

Oakley는 "플라스틱이 문제라는 것을 모두가 알고 있다고 생각합니다."라고 말했습니다. "그들은 우리 환경에 축적되고 있습니다. 북태평양에는 그들이 축적되는 경향이 있는 큰 지역이 있습니다. 그러나 또한 비닐봉지가 날리는 것을 볼 수 있습니다. 비닐봉지는 강에 있고 나무에 붙어 있습니다. 우리 집 주변의 다람쥐는 둥지에 비닐봉지를 놓는 법도 배웠습니다. 경제적으로 어떻게든 플라스틱을 제거하는 것이 필요하고 합리적인 가격으로 플라스틱에서 유용한 것을 만들 수 있다면 경제적으로 더 실용적이 될 것입니다."



출처 : https://www.sciencedaily.com/