Metagenics
મેટાજેનિક્સ શબ્દ ઉપસર્ગ મેટા અને પ્રત્યય જીનનો ઉપયોગ કરે છે. શાબ્દિક રીતે, તેનો અર્થ "એવી વસ્તુનું સર્જન જે સર્જન કરે છે" થાય છે. બાયોટેકનોલોજીના સંદર્ભમાં, મેટાજેનિક્સ એ સરળ પ્રારંભિક સામગ્રીમાંથી ચોક્કસ એન્ઝાઇમ, પ્રોટીન અથવા અન્ય બાયોકેમિકલ્સ બનાવવા માટે ઇજનેરી સજીવોની પ્રથા છે. એમિનો એસિડ શરૂ કરવાથી માનવ ઇન્સ્યુલિન ઉત્પન્ન કરવાના ચોક્કસ કાર્ય સાથે ઇ. કોલીની આનુવંશિક ઇજનેરી એક ઉદાહરણ છે. ઇ. કોલીને છોડના બાયોમાસને પચાવવા અને બાયોફ્યુઅલનું સંશ્લેષણ કરવા માટે હાઇડ્રોકાર્બનનું ઉત્પાદન કરવા માટે પણ એન્જિનિયર્ડ કરવામાં આવ્યું છે. ઇ. કોલી પર મેટાજેનિક્સના ઉપયોગોમાં ઉચ્ચ આલ્કોહોલ, ફેટી એસિડ આધારિત રસાયણો અને ટેર્પિન્સનો પણ સમાવેશ થાય છે. બાયોફ્યુઅલ એકવીસમી સદીમાં પેટ્રોલિયમ સ્રોતોમાં ઘટાડો અને ગ્રીનહાઉસ ગેસના ઉત્સર્જનમાં વધારો એ સુક્ષ્મસજીવોમાંથી બાયોફ્યુઅલના વિકાસ પાછળનું પ્રેરક પરિબળ છે. ઇ. કોલીને હાલમાં તેના જીનોમ વિશે ઉપલબ્ધ જ્ઞાનની માત્રાને કારણે જૈવ ઇંધણના ઉત્પાદન માટે શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ માનવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા બાયોમાસને ઇંધણમાં રૂપાંતરિત કરે છે, અને ઔદ્યોગિક સ્તરે સફળ સાબિત થઈ છે, જેમાં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સે 2007માં 6,4 અબજ ગેલન બાયોઇથેનોલનું ઉત્પાદન કર્યું હતું. બાયોઇથેનોલ હાલમાં વૈકલ્પિક બળતણ ઉત્પાદન માટે અગ્રણી છે અને આથો દ્વારા ઇથેનોલ બનાવવા માટે S.cerevisiae અને ઝાયમોમોનાસ મોબિલિસનો ઉપયોગ કરે છે. જો કે, આ સજીવો પેન્ટોઝ શર્કરાનો ઉપયોગ કરી શકતા નથી તે હકીકતને કારણે મહત્તમ ઉત્પાદકતા મર્યાદિત છે, જે E.coli અને ક્લોસ્ટ્રિડિયાને ધ્યાનમાં લેવા તરફ દોરી જાય છે. E.coli ગ્લુકોઝને બે મોલ ફોર્મેટ, બે મોલ એસિટેટ અને એક મોલ ઇથેનોલમાં ચયાપચય કરીને એનારોબિક પરિસ્થિતિઓમાં ઇથેનોલનું ઉત્પાદન કરવામાં સક્ષમ છે. જ્યારે બાયોઇથેનોલ ઔદ્યોગિક સ્તરે એક સફળ વૈકલ્પિક બળતણ સ્ત્રોત સાબિત થયું છે, ત્યારે તેની ખામીઓ પણ છે, એટલે કે, તેની ઓછી ઊર્જાની ઘનતા, ઉચ્ચ વરાળનું દબાણ અને હાઇગ્રોસ્કોપિસિટી. બાયોઇથેનોલના વર્તમાન વિકલ્પોમાં બાયોબ્યુટેનોલ, બાયોડિઝલ, પ્રોપેનોલ અને કૃત્રિમ હાઇડ્રોકાર્બનનો સમાવેશ થાય છે. બાયોડિઝલનું સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ ફેટી એસિડ મિથાઈલ એસ્ટર છે અને વર્તમાન સંશ્લેષણ વ્યૂહરચનાઓમાં છોડના તેલમાંથી ટ્રાયસિલગ્લિસરોલનું ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન સામેલ છે. જો કે, વનસ્પતિ તેલમાં સ્પર્ધાત્મક કિંમતે તેલીબિયાંના પુરવઠાની ઉપલબ્ધતામાં મોટી મર્યાદા છે, જે બેક્ટેરિયામાં ફેટી એસિડ મિથાઈલ એસ્ટરના સીધા સંશ્લેષણમાં રસ તરફ દોરી જાય છે. આ પ્રક્રિયા ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશનને બાયપાસ કરે છે, જે ઉચ્ચ ઊર્જા ઉપજ અને ઓછા ઉત્પાદન ખર્ચ તરફ દોરી જાય છે. વ્યવહારુ બાયોફ્યુઅલના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય અવરોધો પૈકી એક એ છે કે બાયોફ્યુઅલ અને પેટ્રોલિયમનો મહત્તમ મિશ્રણ ગુણોત્તર 10 ટકાથી 20 ટકાની વચ્ચે છે, વર્તમાન બાયોફ્યુઅલ ઉચ્ચ પ્રદર્શન, ઓછા ઉત્સર્જનવાળા એન્જિન સાથે સુસંગત નથી અને માળખાગત સુવિધાઓ અને એન્જિનમાં ખર્ચાળ ફેરફારોની જરૂર પડશે. યુનિવર્સિટી ઓફ એક્સેટરના અભ્યાસમાં બાયોફ્યુઅલના ઉત્પાદન દ્વારા આ અવરોધને દૂર કરવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો હતો જે વર્તમાન અશ્મિભૂત ઇંધણને ટકાઉ માધ્યમો દ્વારા બદલી શકે છે, એટલે કે, એન-એલ્કેન, આઇસો-એલ્કેન અને એન-એલ્કેનનું ઉત્પાદન, કારણ કે આ હાઇડ્રોકાર્બન છે જે વર્તમાન છૂટક પરિવહન ઇંધણનું નિર્માણ કરે છે. અભ્યાસમાં પી. લ્યુમિનેસેન્સ ફેટી એસિડ રિડક્ટેઝ (એફએઆર) સંકુલના માધ્યમથી ઉપરોક્ત હાઇડ્રોકાર્બનના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય સબસ્ટ્રેટ્સ મળી આવ્યા હતા. બાયોફ્યુઅલ માટે બાયોટેકનોલોજીમાં પ્રકાશિત થયેલા એક અભ્યાસમાં મેટાબોલિક એન્જિનિયરિંગ દ્વારા ટૂંકા અને શાખા-સાંકળવાળા આલ્કાઈલ એસ્ટર બાયોડિઝલનું ઉત્પાદન કરવા માટે એસ. સેરેવિસિયાનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આઈ. એન. ઓ. 1 જનીન, આર. પી. ડી. 3 અને ઓ. પી. આઈ. 1 માટેના નકારાત્મક નિયમનકારોને એસ. સેરેવિસિયાની ફેટી એસિડ એસ્ટર ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતાને વધારવા માટે દૂર કરવામાં આવ્યા હતા. આલ્કોહોલ અગ્રદૂતોનું ઉત્પાદન વધારવા માટે, પાંચ આઇસોબ્યુટેનોલ માર્ગ ઉત્સેચકો વધુ પડતા અભિવ્યક્ત થયા હતા. ઇન્સ્યુલિનનું ઉત્પાદન રિકોમ્બિનન્ટ ઇન્સ્યુલિનની માંગમાં વધારો એ વૈશ્વિક સ્તરે ડાયાબિટીસના દર્દીઓની સંખ્યામાં વધારો તેમજ ઇન્હેલેશન અને મૌખિક માર્ગો જેવી વૈકલ્પિક વિતરણ પદ્ધતિઓ દ્વારા સમજાવી શકાય છે, જેને વધુ માત્રાની જરૂર પડે છે. રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ ટેકનોલોજીના ઉપયોગ દ્વારા, ઇ. કોલીનો ઉપયોગ માનવ ઇન્સ્યુલિનના ઉત્પાદન માટે થઈ શકે છે. માનવ શરીરમાં ઇન્સ્યુલિનનું જૈવસંશ્લેષણ બોવાઇન અથવા પોર્સિન સંશ્લેષણ કરતાં નોંધપાત્ર લાભ આપે છે, જે ઘણીવાર ડાયાબિટીસના દર્દીઓમાં રોગપ્રતિકારક હોય છે. આ પરિપૂર્ણ કરવા માટે, માનવ ઇન્સ્યુલિન માટેના કૃત્રિમ જનીનોને E.coli ના β-ગેલેક્ટોસિડેઝ જનીન સાથે જોડવામાં આવે છે, જ્યાં તેઓ અનુલેખનમાંથી પસાર થાય છે અને આખરે પ્રોટીનમાં રૂપાંતરિત થાય છે. ઇન્સ્યુલિન જેવા જનીન ઉત્પાદનોના જૈવસંશ્લેષણમાં ઇ. કોલી જેવા સુક્ષ્મસજીવોના ઉપયોગ માટે મર્યાદિત પરિબળ સમય છે, તેમ છતાં ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ અને પ્રવાહી ક્રોમેટોગ્રાફીના સંશ્લેષણમાં પ્રગતિને કારણે, ડીએનએ ટુકડાઓ માટે જરૂરી ઉત્પાદન સમય ઘણો ઘટી ગયો છે. રિકોમ્બિનન્ટ હ્યુમન ઇન્સ્યુલિનને સૌપ્રથમ 1980માં ક્લિનિકલ ટ્રાયલ માટે મંજૂરી આપવામાં આવી હતી. આ સમયે ઇન્સ્યુલિનની એ અને બી સાંકળો અલગથી બનાવવામાં આવી હતી અને પછી રાસાયણિક રીતે જોડવામાં આવી હતી. બે સાંકળોને જોડવાનું કામ ઘણીવાર ઓછી કાર્યક્ષમતા સાથે હવાના ઓક્સિડેશન દ્વારા કરવામાં આવતું હતું. ગોડેલ એટ અલ દ્વારા 1978નો અભ્યાસ. એસ-સલ્ફોનેટેડ ડેરિવેટિવ્ઝ દ્વારા એ અને બી સાંકળોનું યોગ્ય જોડાણ અને એ સાંકળની અધિકતા સફળતાપૂર્વક પૂર્ણ કરી, પરિણામે 50-80% યોગ્ય જોડાણ થાય છે. તાજેતરની પ્રગતિઓએ ઇ. કોલી કોષોમાં માનવ પ્રોઇન્સુલિન જનીન દાખલ કરીને સાંકળોને એકસાથે સંશ્લેષણ કરવાની મંજૂરી આપી છે, જે આથો દ્વારા પ્રોઇન્સુલિન ઉત્પન્ન કરે છે. વધુ વાંચન માનવ ઇન્સ્યુલિન માટે રાસાયણિક રીતે સંશ્લેષિત જનીનો એસ્ચેરીચીયા કોલીમાં મુક્ત ફેટી એસિડ પૂલના લક્ષિત ફેરફાર દ્વારા કસ્ટમાઇઝ્ડ પેટ્રોલિયમ-પ્રતિકૃતિ ઇંધણના અણુઓનું સંશ્લેષણ ફેટી એસિડના ટૂંકા અને શાખાવાળી સાંકળના આલ્કાઈલ એસ્ટરના ઉત્પાદન માટે સૅકરોમાઇસીસ સેરેવિસિયાના મેટાબોલિક એન્જિનિયરિંગ બાયોડિઝલ જિન્કગો બાયોવર્ક્સમાં કામ દર્શાવવામાં આવ્યું સંદર્ભો બાયોટેકનોલોજી આનુવંશિક ઇજનેરી