3-Hidroksimetilbutirat (HMB), kas kaybı ve egzersiz antrenmanlarında kullanılan beş karbonlu bir dallı zincirli hidroksi asit olarak bilinir. Ancak, şu anki üretim yöntemleri genellikle toksik maddeler gerektiren ve sürdürülebilir olmayan kimyasal süreçlere dayanır. Bu çalışmada, yenilenebilir kaynaklardan HMB üretimine olanak tanıyan sentetik bir de novo HMB biyosentetik yolu geliştirildi.
Escherichia coli kullanılarak yapılan bu yenilikçi yaklaşım, mevalonat ve myxobakteriyel izo-yağ asidi yollarından elde edilen heterolog enzimler ile asetil-CoA’nın HMB-CoA’ya dönüşümünü sağladı. Sonrasında, bir tioesteraz enzimi ile HMB-CoA hidrolize edilerek HMB elde edildi. İlk olarak, bu yolun ifade edildiği E. coli suşu, 48 saat içinde glikozdan 660 mg/L HMB üretti. Bu üretim seviyesi, koenzim A’nın HMB-CoA’dan uzaklaştırılması ve genetik operon yapısının optimize edilmesi ile artırılarak, benchtop biyoreaktörde glikoz minimal medyada 17.7 g/L’ye ulaştı.
Yenilenebilir Karbon Kaynakları
Bu mühendislik ürünü E. coli suşu, HMB’yi sadece glikozdan değil, aynı zamanda ksiloz, gliserol ve asetat gibi diğer yenilenebilir karbon kaynaklarından da üretebilmektedir. Bu esneklik, HMB üretiminde çevre dostu ve sürdürülebilir bir yöntem sunar.
Üretim Optimizasyonu
Çalışmanın başlangıcında, HMB üretimi için kullanılan E. coli suşları düşük verimlilik sergiliyordu. Ancak, koenzim A’nın HMB-CoA’dan ayrılması ve genetik operon yapısının optimizasyonu ile üretim verimliliği önemli ölçüde artırıldı. Bu süreç, biyoreaktör kullanımı ile daha da optimize edilerek yüksek üretim seviyelerine ulaşıldı.
Kullanılabilir Çıkarımlar
Bu çalışmada elde edilen somut ve değerli çıkarımlar şunlardır:
– Yenilenebilir kaynaklardan yüksek verimlilikle HMB üretimi sağlanabilir.
– Genetik mühendislik ve biyoreaktör optimizasyonları, üretim verimliliğini artırabilir.
– Farklı karbon kaynaklarının kullanımı ile çevre dostu üretim yöntemleri geliştirilebilir.
Bu sonuçlar, HMB üretiminde esneklik ve çevre dostu yöntemlerin önemini vurgulamaktadır.
Orijinal Makale: Metab Eng. 2024 May 27:S1096-7176(24)00072-7. doi: 10.1016/j.ymben.2024.05.006. Online ahead of print.
