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Accès ouvert déclaré 2024 report

Self-Assembling Cell-Free Systems for Scalable Bioconversion

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1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

This project focused on developing cell-free systems to directly express multi-enzyme catalysts and perform CO2 bioconversions for industrial chemical production. The use of cell-free expression (CFE) systems derived from bacterial lysates is emerging as a promising approach for biomanufacturing. CFEs are genetically programmable, permit the expression of toxic enzymes, and allow for rapid prototyping of metabolic pathways. Research Contributions: 1. Understanding the Area Investigated: This research advances the understanding of cell-free systems by demonstrating their capability to perform complex multi-enzyme reactions. By directly expressing multi-gene systems, CFEs avoid the high costs and inefficiencies associated with producing and purifying enzymes for multi-step pathways. 2. Technical Effectiveness and Economic Feasibility: The project successfully engineered a CFE-based multienzyme biocatalyst for the de novo synthesis of serine and glycine from CO2 equivalents (formate and bicarbonate) and ammonia. This method achieved a 30% conversion rate of formate into these industrially important amino acids. Additionally, an 8-gene CFE biocatalyst was developed to produce malate, conserving 43% of carbon that would otherwise be lost as CO2. This approach has the potential to reach higher carbon efficiency than microbial production. 3. Public Benefit: The cell-free production of chemicals like serine, glycine, and malate using electrochemically generated formate could significantly reduce CO2 emissions. For example, satisfying the global malate market with this method could avoid approximately 400,000 tons of CO2 emissions annually. This work demonstrates the potential of CFE systems to produce platform chemicals, contributing to environmental sustainability and reducing reliance on petrochemicals. Future Prospects: The CFE-based biocatalyst process could be extended to produce a variety of chemicals, including other industrial di-acids, aromatics, terpenes, alcohols, and polymers. This project showcases the capabilities of cell-free expression systems for prototyping carbon-conserving pathways and sustainably bioproducing platform chemicals, marking a significant step towards economically-viable industrial processes.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Self-Assembling Cell-Free Systems for Scalable Bioconversion
Date Crossref
01/12/2024
Éditeur
Office of Scientific and Technical Information (OSTI)
Type
report

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • University of Washington pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Pacific Northwest National Laboratory pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • University of Minnesota pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Northwestern University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Georgia Institute of Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Univ. of Washington pays non établi dans la notice
    Institution
  • Northwestern Univ. pays non établi dans la notice
    Institution

University of Washington, Pacific Northwest National Laboratory et University of Minnesota, avec 4 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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