Genetik Haberleri
Odun oluşumu sürecini taklit eden yeni bir sistem biyolojisi
Odun oluşumu sürecini taklit eden yeni bir sistem biyolojisi modeli, bilim adamlarının odunun ana bileşeni olan lignin üretmeye dahil olan 21 yolak geninin açılıp kapanmasının etkilerini tahmin etmelerine olanak sağladı. Credit: North Carolina State University/Jack Wang
Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi Orman Biyoteknoloji Grubu'nun Vincent Chiang'in öncülüğünde otuz yılı aşkın bir süredir yürütülen araştırma, kereste, biyoyakıt, kağıt hamuru, kağıt ve yeşil kimya uygulamalarındaki özel ihtiyaçlar için ağaç işleme sürecini hızlandıracaktır.
"İlk kez, tek bir genle deneme ve yanılma yoluyla çalışmak yerine, lignin biyosentezinde yer alan çoklu genleri değiştirmenin sonuçlarını yorumlayabiliriz. ” dedi Jack Wang. (NC State'in Doğal Kaynaklar Koleji'nde yardımcı doçent)
Bitki hücresi duvarında oluşan lignin, kereste için mukavemet ve yoğunluk veren ağaç büyümesi için önemli bir bileşendir. Ancak lignin biyoyakıt, kağıt ve kağıt hamuru üretimi sırasında yüksek ısı ve sert kimyasallar gerektiren yüksek maliyetli yöntemler ile odundan çıkarılmalıdır.
"Böyle bir modele sahip olmak için değiştirmeniz gereken genler vardır, özellikle 21 yolak geniyle çok fazla sayıda olası kombinasyonunuz olduğunda çok faydalıdır, "diyor Wang . “Sadece bu süreçte genler, proteinler ve diğer bileşenlerin lignin üretimini düzenlemek için birlikte nasıl çalıştığını görmek için bu süreçte bir sistem düzeyinde bakmamızı sağlayan entegre bir analiz ile mümkün”.
Wang, “ lignin” çalışmasının tek bir bitki türünde tek bir yolun en kapsamlı modelini temsil edebileceğini söylüyor. Model gelecekteki çalışmalar için bir temel oluşturacak ve yeni bileşenleri ve süreçleri birleştirecek şekilde genişleyecektir, diye ekliyor.
Model 25 temel ahşap özelliğini takip ediyor. Kereste için, yoğunluk ve dayanıklılık her şeyden önemlidir. Biyoyakıt üreticileri, yüksek polisakkarit seviyelerine bağlı genlere ev sahipliği yaparak, ahşabın biyodizele veya jet yakıtına daha kolay dönüştürülmesini sağlıyor. Kağıt hamuru ve kağıt üreticileri, düşük lignin seviyeleri veya daha kolay hidrolize olan ahşaba bakarlar. Yüksek lignin ağacı, özel katma değerli fenolik bileşiklerin üretimi için yeni kaynaklardır.
Yeni uygulamalar zaten çalışmalarda vardır. Wang, “Bob Kelly'nin laboratuvarındaki NC Eyalet araştırmacıları, biyoyakıtlara ve biyokimyasallara en uygun dönüşüm için termofilik bakterilerle eşleştirilebilecek ağaçların nasıl üretilebileceğine bakıyor,” diyor. "Ayrıca, plastik gibi petrol bazlı malzemelerin yerini almak üzere nanoselüloz , elyaf üretimi için özel olarak tasarlanmış ağaçlar üretmek için bu bütünleyici analizlere de bakıyoruz."
Modele üç düzine moleküler genetikçi, mühendis, kimyager ve matematikçi katılmıştır. 2008 yılında başlayan araştırma, model ağaç türü siyah pamuk ağacı kullanılarak binlerce transgenik ağaç üretme konusundaki titizlik sürecini içeriyordu. Programa ilk olarak projede lisansüstü öğrenciler olarak projeye katkıda bulunan pek çok araştırmacı, dünya çapında kendi laboratuvarlarını işletiyor.
Çalışma, araştırmacıların diğer türlerdeki ilgili yollar üzerinde benzer çalışmalara ilham vereceğini umdukları sistem düzeyinde tesis araştırmasının faydalarını vurgulamaktadır.
“Biyolojik yolların karmaşıklığı, bir veya iki genin küçük ölçekli, bağımsız analizine bakmak için artık yeterli olmayacak” diyor. "Sistem genetik, protein ve diğer bileşenlerin bir özelliği veya davranışı düzenlemek için birlikte nasıl çalıştığını anlamak için sistem düzeyinde tüm yol geneli veya organizma analizine bakmak için bir sistem biyolojisi yaklaşımı kullanmalıyız."
"Artık, uzun zamandır beklenen bir temel modelimiz var; transkripsiyon faktörleri (düzenleyici proteinler), düzenleyici RNA'lar ve büyüme ve adaptasyon için önem taşıyan düzenleyici faktörler, öngörülebilirliği sürekli olarak geliştirmek ve uygulamayı genişletmek için kullanılabilir bir model. "Bundan sonraki adımımız, bu önemli düzenleyici faktörleri elde etmek ve uygulama özelliklerinin belirlenmesi için yeterli odun üretmek için saha testlerine yönelik büyük çeşitlerin üretilmesidir."
Explore further: Finding an off switch in wood formation
More information: Jack P. Wang et al, Improving wood properties for wood utilization through multi-omics integration in lignin biosynthesis, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-03863-z
Journal reference: Nature Communications search and more info website
Provided by: North Carolina State University
Çeviren ve Derleyen : Merve Erman
İlginizi Çekebilecek Diğer Konular
En çok okunanlar
Duyuru
Arkadaşlar sayfamız için bilimsel haberleri İngilizce den Türkçe ye çevirecek gönüllü köşe yazarları arıyoruz. İletişim için email@example.com adresine mail göndermeniz yeterli. Gönüllü takım arkadaşlarımızı bizimle yol almaya bekliyoruz.
Bize ulaşan bir çok e-maile cevap verdiğimiz halde bazı arkadaşlardan geri dönüş sağlanamamıştır. E.mailinizin Gereksiz e.postalar bölümünü mutlaka kontrol edin...
Yada firstname.lastname@example.org adresine makalenizi gönderin yayınlayalım.