Production de produits chimiques biosourcés par des voies biologiques et chimiques. Cette carte métabolique décrit des produits chimiques représentatifs qui peuvent être produits par des moyens biologiques et/ou chimiques. Les flèches rouges représentent les voies chimiques et les flèches bleues représentent les voies biologiques. Les métabolites intermédiaires dans le métabolisme d'un organisme vivant peuvent servir de plate-forme vers la production de produits chimiques industriellement pertinents. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Une équipe de recherche KAIST a réalisé une carte métabolique qui recense toutes les stratégies et voies de réactions chimiques disponibles qui conduisent à la production de divers produits chimiques industriels biosourcés.
L'équipe était dirigée par le professeur distingué Sang Yup Lee, qui a produit des recherches de haute qualité en ingénierie métabolique et en ingénierie des systèmes pendant des décennies, et a fait la carte des produits chimiques de marque après sept ans d'études.
L'équipe a présenté une analyse très détaillée sur l'ingénierie métabolique pour la production d'une large gamme de produits chimiques industriels, carburants, et matériaux. Enquêter sur les tendances actuelles de la production biosourcée de produits chimiques en biotechnologie industrielle, l'équipe a examiné en profondeur l'état actuel des produits chimiques industriels produits à l'aide de réactions biologiques et/ou chimiques.
Cette carte complète devrait servir de modèle pour l'inspection visuelle et intuitive des réactions biologiques et/ou chimiques pour la production d'intérêt à partir de ressources renouvelables. L'équipe a également compilé une affiche d'accompagnement pour présenter visuellement les voies de synthèse des produits chimiques dans le contexte de leur métabolisme microbien.
Alors que l'ingénierie métabolique est devenue de plus en plus puissante pour traiter les ressources fossiles limitées, changement climatique, et d'autres problèmes environnementaux, le nombre de produits chimiques produits par voie microbienne utilisant la biomasse comme source de carbone a considérablement augmenté. La production durable de produits chimiques et de matériaux industriels a été explorée avec des micro-organismes comme usines de cellules et de la biomasse non alimentaire renouvelable comme matières premières pour le pétrole alternatif. L'ingénierie de ces micro-organismes est devenue de plus en plus efficace avec l'aide de l'ingénierie métabolique - une pratique d'ingénierie utilisant le métabolisme d'organismes vivants pour produire un métabolite souhaité.
Avec la mise en place de l'ingénierie métabolique des systèmes - l'intégration de l'ingénierie métabolique avec des outils et des stratégies de la biologie des systèmes, biologie synthétique et ingénierie évolutive – la vitesse à laquelle les micro-organismes sont conçus a atteint un rythme sans précédent.
Afin d'évaluer l'état actuel auquel les micro-organismes modifiés par voie métabolique peuvent produire un large portefeuille de produits chimiques industriels, l'équipe a effectué une revue approfondie de la littérature et les a cartographiés sur une affiche. Cette affiche résultante, appelée la carte des produits chimiques biosourcés, présente des voies de synthèse pour les produits chimiques industriels, qui consistent en des réactions biologiques et/ou chimiques.
Les produits chimiques industriels et leurs voies de production sont présentés dans le contexte des voies métaboliques centrales du carbone, car ces métabolites clés servent de précurseurs pour les produits chimiques à produire. La carte biochimique résultante permet la détection et l'analyse des voies de synthèse optimales pour un produit chimique industriel donné. En plus de l'affiche, les auteurs ont compilé une liste de produits chimiques qui ont été produits avec succès à l'aide de micro-organismes et une liste des entreprises correspondantes qui les produisent commercialement. Cette revue approfondie de la littérature et le résumé analytique qui l'accompagne seront une ressource importante pour les chercheurs intéressés par la production de produits chimiques à partir de sources renouvelables de biomasse.
Les micro-organismes métabolisés ont déjà apporté une énorme contribution à la production durable de produits chimiques utilisant des ressources renouvelables. Le professeur Lee a déclaré qu'il souhaitait une étude détaillée de l'état actuel et de la capacité de production de produits chimiques biosourcés.
« Nous sommes ravis que cette revue et cette affiche élargissent la discussion sur la production de produits chimiques importants par le biais de micro-organismes modifiés et également de moyens biologiques et chimiques combinés de manière plus durable, " il expliqua.
