Metagenics
मेटाजेनिक्स शब्द उपसर्ग मेटा और प्रत्यय जीन का उपयोग करता है। शाब्दिक रूप से, इसका अर्थ है "किसी ऐसी चीज़ का निर्माण जो पैदा करता है।" जैव प्रौद्योगिकी के संदर्भ में, मेटाजेनिक्स सरल प्रारंभिक सामग्री से एक विशिष्ट एंजाइम, प्रोटीन या अन्य जैव रासायनिक बनाने के लिए इंजीनियरिंग जीवों का अभ्यास है। एमिनो एसिड शुरू करने से मानव इंसुलिन के उत्पादन के विशिष्ट कार्य के साथ ई. कोलाई की आनुवंशिक इंजीनियरिंग एक उदाहरण है। ई. कोलाई को पादप बायोमास को पचाने और जैव ईंधन को संश्लेषित करने के लिए हाइड्रोकार्बन का उत्पादन करने के लिए भी इंजीनियर किया गया है। ई. कोलाई पर मेटाजेनिक्स के अनुप्रयोगों में उच्च अल्कोहल, फैटी एसिड आधारित रसायन और टेरपेन्स भी शामिल हैं। जैव ईंधन 21वीं शताब्दी में पेट्रोलियम स्रोतों की कमी और ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में वृद्धि सूक्ष्मजीवों से जैव ईंधन के विकास के पीछे का प्रेरक कारक रहा है। ई. कोलाई को वर्तमान में जैव ईंधन उत्पादन के लिए सबसे अच्छा विकल्प माना जाता है क्योंकि इसके जीनोम के बारे में उपलब्ध ज्ञान की मात्रा है। यह प्रक्रिया बायोमास को ईंधन में परिवर्तित करती है, और औद्योगिक पैमाने पर सफल साबित हुई है, संयुक्त राज्य अमेरिका ने 2007 में 6,4 बिलियन गैलन बायोइथेनॉल का उत्पादन किया था। बायोइथेनॉल वर्तमान में वैकल्पिक ईंधन उत्पादन के लिए सबसे आगे है और किण्वन के माध्यम से इथेनॉल बनाने के लिए S.cerevisiae और ज़ाइमोमोनास मोबिलिस का उपयोग करता है। हालांकि, अधिकतम उत्पादकता इस तथ्य के कारण सीमित है कि ये जीव पेंटोज शर्करा का उपयोग नहीं कर सकते हैं, जिससे E.coli और क्लॉस्ट्रिडिया पर विचार किया जा सकता है। E.coli अवायवीय स्थितियों में इथेनॉल का उत्पादन करने में सक्षम है, जो ग्लूकोज को दो मोल फॉर्मेट, दो मोल एसीटेट और एक मोल इथेनॉल में चयापचय के माध्यम से करता है। जबकि बायोइथेनॉल औद्योगिक पैमाने पर एक सफल वैकल्पिक ईंधन स्रोत साबित हुआ है, इसकी अपनी कमियां भी हैं, अर्थात् इसका कम ऊर्जा घनत्व, उच्च वाष्प दबाव और हाइग्रोस्कोपिसिटी। बायोइथेनॉल के वर्तमान विकल्पों में बायोब्यूटेनॉल, बायोडीजल, प्रोपेनॉल और सिंथेटिक हाइड्रोकार्बन शामिल हैं। बायोडीजल का सबसे आम रूप फैटी एसिड मिथाइल एस्टर है और वर्तमान संश्लेषण रणनीतियों में पौधों के तेलों से ट्राइएसिलग्लिसरॉल का ट्रांसएस्टरिफिकेशन शामिल है। हालांकि, पौधों के तेलों की प्रतिस्पर्धी कीमतों पर तेल-बीज आपूर्ति की उपलब्धता में एक बड़ी सीमा है, जिससे बैक्टीरिया में फैटी एसिड मिथाइल एस्टर के प्रत्यक्ष संश्लेषण में रुचि पैदा होती है। यह प्रक्रिया ट्रांसएस्टरिफिकेशन को दरकिनार करती है, जिससे उच्च ऊर्जा पैदावार और कम उत्पादन लागत होती है। व्यवहार्य जैव ईंधन के उत्पादन में प्रमुख बाधाओं में से एक यह है कि जैव ईंधन और पेट्रोलियम का अधिकतम मिश्रण अनुपात 10 प्रतिशत और 20 प्रतिशत के बीच है, वर्तमान जैव ईंधन उच्च प्रदर्शन, कम उत्सर्जन वाले इंजनों के अनुकूल नहीं हैं और बुनियादी ढांचे और इंजन के पुनर्निर्माण में महंगे परिवर्तनों की आवश्यकता होगी। एक्सेटर विश्वविद्यालय के एक अध्ययन ने जैव ईंधन के उत्पादन के माध्यम से इस बाधा को दूर करने की कोशिश की जो वर्तमान जीवाश्म ईंधन को स्थायी साधनों, अर्थात् एन-एल्केन, आइसो-एल्केन और एन-एल्केन के उत्पादन के माध्यम से प्रतिस्थापित कर सकते हैं, क्योंकि ये हाइड्रोकार्बन हैं जो वर्तमान खुदरा परिवहन ईंधन का निर्माण करते हैं। अध्ययन में पी. लुमिनेसेन्स फैटी एसिड रिडक्टेस (एफएआर) कॉम्प्लेक्स के माध्यम से उपरोक्त हाइड्रोकार्बन के उत्पादन के लिए उपयुक्त सब्सट्रेट पाए गए। जैव ईंधन के लिए जैव प्रौद्योगिकी में प्रकाशित एक अध्ययन ने चयापचय इंजीनियरिंग के माध्यम से लघु और शाखा-श्रृंखला एल्किल एस्टर बायोडीजल का उत्पादन करने के लिए एस. सेरेविसिया का उपयोग किया। आई. एन. ओ. 1 जीन, आर. पी. डी. 3 और ओ. पी. आई. 1 के लिए नकारात्मक नियामकों को एस. सेरेविसिया की फैटी एसिड एस्टर का उत्पादन करने की क्षमता को बढ़ावा देने के लिए हटा दिया गया था। अल्कोहल अग्रदूतों के उत्पादन को बढ़ाने के लिए, पाँच आइसोब्यूटेनॉल मार्ग एंजाइमों को अत्यधिक अभिव्यक्त किया गया था। इंसुलिन उत्पादन पुनर्संयोजक इंसुलिन की मांग में वृद्धि को विश्व स्तर पर मधुमेह रोगियों की संख्या में वृद्धि के साथ-साथ वैकल्पिक वितरण विधियों जैसे श्वास और मौखिक मार्गों से समझाया जा सकता है, जिनके लिए उच्च खुराक की आवश्यकता होती है। पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी के उपयोग के माध्यम से, ई. कोलाई का उपयोग मानव इंसुलिन के उत्पादन के लिए किया जा सकता है। मानव शरीर के भीतर इंसुलिन का जैवसंश्लेषण गोजातीय या पोर्सिन संश्लेषण पर एक महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है, जो अक्सर मधुमेह रोगियों में प्रतिरक्षात्मक होते हैं। इसे पूरा करने के लिए, मानव इंसुलिन के लिए सिंथेटिक जीन को E.coli के β-गैलेक्टोसिडेस जीन के साथ जोड़ा जाता है, जहां वे प्रतिलेखन से गुजरते हैं और अंततः प्रोटीन में परिवर्तित हो जाते हैं। इंसुलिन जैसे जीन उत्पादों के जैव संश्लेषण में ई. कोलाई जैसे सूक्ष्मजीवों के उपयोग के लिए सीमित कारक समय है, फिर भी ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स और तरल क्रोमैटोग्राफी के संश्लेषण में प्रगति के कारण, डीएनए टुकड़ों के लिए आवश्यक उत्पादन समय में बहुत कमी आई है। पुनः संयोजक मानव इंसुलिन को पहली बार 1980 में नैदानिक परीक्षणों के लिए अनुमोदित किया गया था। इस समय इंसुलिन की ए और बी श्रृंखलाओं का अलग से उत्पादन किया जाता था और फिर रासायनिक रूप से जोड़ा जाता था। दोनों श्रृंखलाओं को जोड़ना अक्सर कम दक्षता के साथ वायु ऑक्सीकरण के माध्यम से किया जाता था। गोएडेल एट अल द्वारा 1978 का एक अध्ययन। एस-सल्फोनेटेड व्युत्पन्नों और ए श्रृंखला की अधिकता के माध्यम से ए और बी श्रृंखलाओं का सही जुड़ाव सफलतापूर्वक पूरा किया गया, जिसके परिणामस्वरूप 50-80% सही जुड़ाव हुआ। हाल की प्रगति ने ई. कोलाई कोशिकाओं में मानव प्रोइन्सुलिन जीन डालकर श्रृंखलाओं को एक साथ संश्लेषित करने की अनुमति दी है, जो किण्वन के माध्यम से प्रोइन्सुलिन का उत्पादन करते हैं। आगे पढ़ने के लिए मानव इंसुलिन के लिए रासायनिक रूप से संश्लेषित जीन एस्चेरिचिया कोलाई में मुक्त फैटी एसिड पूल के लक्षित संशोधन द्वारा अनुकूलित पेट्रोलियम-प्रतिकृति ईंधन अणुओं का संश्लेषण फैटी एसिड शॉर्ट-और ब्रांच्ड-चेन एल्किल एस्टर बायोडीजल के उत्पादन के लिए सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया की मेटाबोलिक इंजीनियरिंग जिन्कगो बायोवर्क्स ने काम किया संदर्भ जैव प्रौद्योगिकी आनुवंशिक इंजीनियरिंग