28 ಜೂನ್ 2024
– ಪ್ರತಿಭಾ ಗೋಪಾಲಕೃಷ್ಣ
ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ವಿಪುಲವಾಗಿರುವ ಹಾಗೂ ದುಬಾರಿಯಲ್ಲದ ಮೇದಾಮ್ಲಗಳನ್ನು 1- ಆಲ್ಕೀನ್ ಗಳೆಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಮೌಲ್ಯಯುತ ಹೈಡ್ರೊಕಾರ್ಬನ್ ಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಕಿಣ್ವಾಧಾರಿತ ವಿಧಾನವನ್ನು ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ (ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ.) ನಿರವಯವ ಮತ್ತು ಭೌತ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ (ಐಪಿಸಿ) ವಿಭಾಗದ ಸಂಶೋಧಕರು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ 1- ಆಲ್ಕೀನ್ ಗಳೆಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಹೈಡ್ರೊಕಾರ್ಬನ್ ಗಳು ಭರವಸೆದಾಯದ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳಾಗಿವೆ.
ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳ ಲಭ್ಯತೆಗೆ ಮಿತಿ ಇರುವುದರಿಂದ ಹಾಗೂ ಅವು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳಾದ್ದರಿಂದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಸುಸ್ಥಿರ ಇಂಧನಗಳಿಗಾಗಿ ಹೆಚ್ಚೆಚ್ಚು ಹುಡುಕಾಟದಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿದ್ದಾರೆ. ಈ 1-ಆಲ್ಕೀನ್ ಗಳು “ಡ್ರಾಪ್-ಇನ್” ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳಾಗುವ (ಪೆಟ್ರೋಲ್, ಡೀಸೆಲ್ ನಂತಹ ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನಗಳಿಗೆ ಸೇರಿಸಲಾಗುವ ದ್ರವರೂಪದ ಜೈವಿಕ-ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಗಳಿಗೆ ಡ್ರಾಪ್-ಇನ್ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳು ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ) ಪ್ರಬಲ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ತೋರಿದ್ದು, ಪ್ರಸ್ತುತ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ಇಂಧನಗಳು ಹಾಗೂ ಮೂಲಸೌಕರ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣಗೊಳಿಸಿ ಬಳಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಈ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಗಳನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮಾಣುಜೀವಿ “ಕಾರ್ಖಾನೆ”ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದಾಗಿರುತ್ತದೆ/ಕೃತಕವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಈ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಗಳನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಲ್ಲ ಕಿಣ್ವಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೇಡಿಕೆ ಇದೆ. ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ ಗಳನ್ನು ಪಾಲಿಮರ್, ಮಾರ್ಜಕ ಮತ್ತು ಲೂಬ್ರಿಕೆಂಟ್ ಉದ್ದಿಮೆಗಳಲ್ಲಿ ಕೂಡ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಈ ಮುಂಚೆ ನಡೆಸಲಾಗಿದ್ದ ಅಧ್ಯಯನವೊಂದರಲ್ಲಿ ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ತಂಡದವರು ಜೀವಂತ ಜೀವಕೋಶಗಳ ಕೋಶಪೂರೆಗಳಿಗೆ ಅಂಟಿಕೊಂಡ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕೆಲವು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ UndB ಎಂಬ ಕಿಣ್ವವನ್ನು ಶುದ್ಧೀಕರಣಗೊಳಿಸಿ ಗುಣನಿರ್ದಿಷ್ಟಗೊಳಿಸಿತ್ತು. ಇದು, ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾದ್ಯವಿರುವ ಪ್ರಕಾರ ಮೇದಾಮ್ಲಗಳನ್ನು1-ಆಲ್ಕೀನ್ ಗಳನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಲ್ಲದು. ಆದರೆ, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ಷಮತೆಯಿಂದ ಕೂಡಿಲ್ಲ ಎಂಬುದು ತಂಡದವರ ಅಭಿಪ್ರಾಯವಾಗಿತ್ತು. ಅಂದರೆ, ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ ಕೆಲವೇ ಆವರ್ತಗಳ ನಂತರ ಕಿಣ್ವವು ಕ್ರಿಯಾಹೀನಗೊಳ್ಳುತ್ತಿತ್ತು. ತಜ್ಞರು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಧ್ಯಯನ ನಡೆಸಿದಾಗ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಉಪ-ಉತ್ಪನ್ನವಾದ H2O2 ಎಂಬುದು UndBಗೆ ನಿರ್ಬಂಧವೊಡ್ಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದರು.
ರಾಸಾಯನಿಕ ಮಿಶ್ರಣಕ್ಕೆ ಕ್ಯಾಟಲೇಸ್ ಎಂಬ ಮತ್ತೊಂದು ಕಿಣ್ವವನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ಸವಾಲಿಗೆ ಪರಿಹಾರ ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಇದೀಗ ‘ಸೈನ್ಸ್ ಅಡ್ವಾನ್ಸಸ್” ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಿಸಲಾಗಿರುವ ಅಧ್ಯಯನ ವರದಿಯಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. “ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ H2O2 ಅನ್ನು ಕ್ಯಾಟಲೇಸ್ ವಿಘಟನೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಐಪಿಸಿ ಯಲ್ಲಿ ಪಿಎಚ್.ಡಿ. ಅಧ್ಯಯನಾರ್ಥಿಯಾಗಿರುವ ಅಧ್ಯಯನದ ಮೊದಲ ಲೇಖಕರಾದ ತಬಿಷ್ ಇಕ್ಬಾಲ್. “ಕ್ಯಾಟಲೇಸ್ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಕಿಣ್ವದ ಸಕ್ರಿಯತೆಯನ್ನು 19 ಪಟ್ಟುಗಳಷ್ಟು, ಅಂದರೆ, 14ರಿಂದ 265 ಟರ್ನ್ ಓವರ್ ಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಳಗೊಳ್ಳುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ(ಕಿಣ್ವವು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಸ್ಥಿತಿ ತಲುಪುವುದಕ್ಕೆ ಮುಂಚಿನ ಸಕ್ರಿಯ ಆವರ್ತಗಳನ್ನು ಟರ್ನ್ ಓವರ್ ಎಂಬುದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ)” ಎಂದು ಅವರು ಮತ್ತಷ್ಟು ವಿವರಣೆ ನೀಡುತ್ತಾರೆ.
ಈ ಅಂಶದ ಬಗ್ಗೆ ಕುತೂಹಲ ತಳೆದ ತಜ್ಞರು, ಪ್ಲ್ಯಾಸ್ಮಿಡ್ ಗಳೆಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ವಾಹಕಗಳ ಮೂಲಕ ಇ.ಕೊಲೈ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗೆ ಸಂಯೋಜಿತ ವಂಶವಾಹಿ ಸಂಕೇತ ಸೇರಿಸಿ UndB ಹಾಗೂ ಕ್ಯಾಟಲೇಸ್ ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಿ ‘ಕೃತಕ ಸಂಯೋಜಿತ ಪ್ರೊಟೀನ್ ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ನಿರ್ಧರಿಸಿದರು. ಸೂಕ್ತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಇ-ಕೊಲೈ ಯು “ವ್ಹೋಲ್ ಸೆಲ್ ಬಯೊಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್” ಆಗಿ ವರ್ತಿಸಿ, ಮೇದಾಮ್ಲಗಳನ್ನು ಪರಿವರ್ತಿಸಿ ಆಲ್ಕೀನ್ ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಆದರೆ, ಇದನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಸವಾಲುಗಳು ಕೂಡ ಇದ್ದವು. ಕೋಶಪೊರೆಯಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರೊಟೀನ್ ಆದ UndB ಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಬಹಳಷ್ಟು ಕಠಿಣವೇ ಸರಿ. ಒಂದು ಮಟ್ಟದ ಪ್ರಬಲತೆಯನ್ನು ಮೀರಿದರೆ ಇದು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಜೀವಕೋಶಗಳಿಗೆ ನಂಜಾಗಿ ಪರಿಣಮಿಸುತ್ತದೆ. UndB ದಂತಹ ಕೋಶಪೂರೆ ಪ್ರೊಟೀನುಗಳು ನೀರಿನಲ್ಲಿಕರಗುವ ಗುಣ ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲವಾದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕಾಗಿ ಸೂಕ್ತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುವುದು ಕೂಡ ಪ್ರಯಾಸದಾಯಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ತಾವು ರೂಪಿಸಿದ ಕೈಮೆರಿಕ್ ಪ್ರೊಟೀನಿನ ಕ್ಷಮತೆ ಸುಧಾರಣೆಗೊಳಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರು ಆಲ್ಕೀನ್ ಗಳಾಗಿ ಮೇದಾಮ್ಲಗಳ ಪರಿವರ್ತನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ವೇಳೆ UndB ಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ರವಾನೆಗೊಳಿಸಲು ನೆರವಾಗುವ ಹಲವಾರು “ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಪಾರ್ಟ್ನರ್” ಪ್ರೊಟೀನುಗಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಪರೀಕ್ಷೆಗೆ ಒಳಪಡಿಸದರು. ಫೆರೆಡಾಕ್ಸಿನ್ ಮತ್ತು ಫೆರೆಡಾಕ್ಸಿನ್ ರಿಡಕ್ಟೇಸ್ ಎಂಬ ಪ್ರೊಟೀನುಗಳು ನಿಕೋಟಿನಮೈಡ್ ಅಡಿನೈನ್ ಡೈನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೊಟೈಡ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ನೊಂದಿಗೆ (ಎನ.ಎ.ಡಿ.ಪಿ.ಎಚ್.) ನೊಂದಿಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಕ್ಷಮತೆಯೊಂದಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬಲ್ಲವು ಎಂಬುದು ಅವರಿಗೆ ಕಂಡುಬಂದಿತು. ಕುಲಾಂತರಿ ಇ.ಕೊಲೈ ಗೆ ಇವುಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಜೊತೆಗೆ ಮೇದಾಮ್ಲಗಳ ಒಳಪೂರಣದಿಂದಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಕ್ಷಮತೆಯ ಮಟ್ಟವು 95% ಗೆ ಅಧಿಕಗೊಂಡಿತು.
“ಈ ಜೈವಿಕಕ್ರಿಯಾವರ್ಧಕದ (ಬಯೊಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್) ಪ್ರಮುಖ ಅನುಕೂಲವೆಂದರೆ, ಇದು ಬೇರಾವುದೇ ಅನಪೇಕ್ಷಿತ ಉಪ-ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಹೊರಗೆಡಹುವುದಿಲ್ಲ; ಕೇವಲ ಪರಿಶುದ್ಧ 1-ಆಲ್ಕೀನ್ ಮಾತ್ರವೇ ಇದು ನೀಡುವ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಐಪಿಸಿ ಯಲ್ಲಿ ಸಹಾಯಕ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ ಹಾಗೂ ಅಧ್ಯಯನದ ಸಹ-ಲೇಖಕರಾದ ದೇಬಶಿಶ್ ದಾಸ್. “1-ಆಲ್ಕೀನ್ ಗಳನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಜೈವಿಕ ಇಂಧನಗಳಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು” ಎಂದು ಅವರು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತಾರೆ.
ತಾವು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿರುವ ಜೈವಿಕಕ್ರಿಯಾವರ್ಧಕವು ವಿವಿಧ ಬಗೆಯ ಕಾರ್ಬನ್ ಸರಪಳಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ ವಿಶಾಲ ಶ್ರೇಣಿಯ ಮೇದಾಮ್ಲಗಳನ್ನು 1-ಆಲ್ಕೀನ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಲ್ಲದು ಎಂಬುದು ತಜ್ಞರಿಗೆ ಮನವರಿಕೆಯಾಗಿದೆ. ಜೊತೆಗೆ, ಜೈವಿಕ ಕ್ರಿಯಾವರ್ಧಕವು ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಮರ್ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಸರಕಾದ ಸ್ಟೈರೀನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನೂ ಅಧ್ಯಯನಕಾರರು ತೋರಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ತಜ್ಞರು ತಾವು ಆವಿಷ್ಕರಿಸಿರುವ ಪ್ರೊಟೀನ್ ಮತ್ತು ವ್ಹೋಲ್ ಸೆಲ್ ಬಯೋಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್ ಗೆ ಪೇಟೆಂಟ್ ಅರ್ಜಿ ಸಲ್ಲಿಸಿದ್ದಾರೆ. ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಅನುಕೂಲವಾಗುವಂತೆ ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಉನ್ನತಿಗೇರಿಸಲು ಉದ್ದಿಮೆ ಸಹಭಾಗಿಗಳಿಗಾಗಿಯೂ ಅವರು ಎದುರು ನೋಡುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.
“ನಾವು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿರುವ ವಿಧಾನವನ್ನು ಜೈವಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಮರ್ ಉದ್ಯಮಗಳಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಮೌಲ್ಯಯುತವೆಂದು ಪರಿಗಣಿತವಾಗುವ 1-ಆಲ್ಕೀನುಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಸೃಜನೆಗೊಳಿಸುವುದಕ್ಕೂ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು” ಎಂದು ದಾಸ್ ಅಭಿಪ್ರಾಯಪಡುತ್ತಾರೆ.
ಉಲ್ಲೇಖ:
ಇಕ್ಬಾಲ್ ಟಿ, ಮುರುಗನ್ ಎಸ್, ದಾಸ್ ಡಿ., A chimeric membrane enzyme and an engineered whole-cell biocatalyst for efficient 1-alkene production, Science Advances (2024).
ಸಂಪರ್ಕ:
ದೇಬಶಿಶ್ ದಾಸ್
ಸಹಾಯಕ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು
ನಿರವಯವ ಮತ್ತು ಭೌತ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ (ಐಪಿಸಿ) ವಿಭಾಗ
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆ (ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ.)
ಇಮೇಲ್: debasisdas@iisc.ac.in
ಫೋ್ನ್: +91 80 2293 3002
ವೆಬ್ಸೈಟ್: https://sites.google.com/view/ddlaboratory/home
ಪರ್ತಕರ್ತರಿಗೆ ಸೂಚನೆ:
ಅ) ಈ ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಯನ್ನು ಅಥವಾ ಇದರ ಯಾವುದೇ ಭಾಗವನ್ನು ಯಥಾವತ್ತಾಗಿ ಸುದ್ದಿಯಾಗಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿದರೆ ದಯವಿಟ್ಟು ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ಹೆಸರಿನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಕಟಿಸಿ.
ಆ) ಐ.ಐ.ಎಸ್.ಸಿ. ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಏನಾದರೂ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿದ್ದರೆ ದಯವಿಟ್ಟು news@iisc.ac.in ಅಥವಾ pro@iisc.ac.in ಗೆ ಬರೆಯಿರಿ.
——000—–
