สล็อตแตกง่ายเข้าห้องแล็บ

แทนที่สล็อตแตกง่ายจะตามล่าหาเอนไซม์ที่สามารถทำงานได้ภายใต้สภาวะที่รุนแรงในภาคสนาม วิศวกรเคมี Frances Arnold แห่ง Caltech ได้สร้างตัวเธอเอง เธอนำหลักการของการเพาะพันธุ์มาที่ห้องแล็บ: เป็นแนวทางในการพัฒนาโปรตีนใหม่และดีกว่าโดยใช้โปรตีนที่รู้จักในฐานะพ่อแม่ห้องทดลองของ Arnold เริ่มต้นด้วยการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อรวบรวมกรดอะมิโนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของโปรตีนจากเอนไซม์ต่างๆ โดยการผสมและจับคู่ชิ้นส่วนจากผู้ปกครองแต่ละคน ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ของทีมจะระบุได้ว่าเด็กประเภทใดจะเกิดขึ้นหากเอ็นไซม์เหล่านี้สามารถ “เพาะพันธุ์” ได้ แนวคิดคือการเลือกพ่อแม่ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน เช่น พ่อแม่ที่เจริญเติบโตในความร้อนสูง หรือสามารถเติบโตได้ในปริมาณมาก เพื่อผลิตลูกที่มีคุณสมบัติดีที่สุด

อาร์โนลด์และเพื่อนร่วมงานขุดค้นผลลัพธ์ 

โดยมองหาเด็กที่มีแนวโน้มจะมีอนาคตที่สดใส นั่นคือโปรตีนมีแนวโน้มที่จะทำหน้าที่ที่น่าสนใจและประกอบเป็นรูปร่างที่ต้องการในห้องทดลอง เด็กๆ จะได้รับการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ที่ทำให้พวกเขาดีขึ้นได้

“คุณควรทำในห้องปฏิบัติการจะดีกว่า เพราะไม่มีเอนไซม์จากธรรมชาติใดที่จะตอบสนองความต้องการทั้งหมดในการใช้งานที่คุณต้องการ” อาร์โนลด์กล่าว

อาร์โนลด์ผลิตเซลลูเลสด้วยคอมพิวเตอร์โดยใช้สิ่งมีชีวิตธรรมดาในห้องทดลอง เธอไม่ได้พยายามที่จะเติบโตจำนวนมากของเซลลูเลสที่รักความร้อนของเธอ แต่เธอเริ่มต้นด้วยโปรตีนจากเชื้อราที่เป็นเส้นใยซึ่งเป็นที่รู้จักกันว่าเติบโตได้ง่าย

หลังจากการ “เพาะพันธุ์เซลลูเลส” เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมของ Arnold รายงานว่าได้สร้างเอ็นไซม์ใหม่ที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิประมาณ 70 องศาเซลเซียส เอ็นไซม์แม่บางตัวสามารถทำลายเซลลูโลสได้ที่อุณหภูมิประมาณ 57 องศาเซลเซียสเท่านั้น นับตั้งแต่รายงานดังกล่าว อาร์โนลด์ก็สามารถเกลี้ยกล่อมได้ โปรตีนมากขึ้นในการทำงานที่อุณหภูมิใกล้เคียงกัน

ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เธอได้ขายใบอนุญาตสำหรับการผลิตอัจฉริยะ

ที่ทำลายเซลลูโลสเหล่านี้ให้กับบริษัทเอกชน แม้ว่าเธอจะยังไม่ทราบว่าเอนไซม์เหล่านี้ถูกใช้สำหรับการเคี้ยวอาหารในพืชขนาดใหญ่หรือไม่

แม้จะมีการค้นพบครั้งใหม่เมื่อเร็ว ๆ นี้ แต่ก็ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำก่อนที่เอ็นไซม์ที่ชอบความร้อนจะเข้าสู่ยุคของเชื้อเพลิงชีวภาพราคาถูก

โปรตีนแต่ละชนิด ไม่ว่าจะขุดจากโซนร้อนหรือทำในห้องปฏิบัติการ จะต้องมารวมกันเป็นสมาชิกของทีมแปลงเซลลูโลส เมื่อพบเอ็นไซม์ที่ชอบความร้อนหลายชนิด นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องให้เอนไซม์เหล่านี้ทำงานเป็นกลุ่มได้ดี

“เซลลูเลสเป็นปัญหาที่ยากเป็นพิเศษเพราะไม่ใช่เพียงเอนไซม์ตัวเดียว เป็นทั้งตระกูลของเอนไซม์ หากคุณปรับปรุงองค์ประกอบหนึ่ง ไม่ได้หมายความว่าคุณมีผลิตภัณฑ์ที่ดีกว่า” อาร์โนลด์กล่าว “คุณต้องปรับปรุงส่วนประกอบหลายๆ ส่วน จากนั้นจึงหาส่วนผสมที่เหมาะสมของส่วนประกอบเหล่านั้น มันเป็นสิ่งที่ท้าทาย”

เมื่อพบทีมที่ถูกต้องแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังคงต้องฝ่าฟันอุปสรรคในการสร้างโปรตีนจำนวนมากในอัตราส่วนที่เหมาะสมในราคาที่ไม่แพง อุปสรรค์เดียวกันนี้อาจจะเป็นเรื่องของเอนไซม์ในกระบวนการอื่นๆ ที่ขึ้นกับความร้อน

“เรายังไม่ได้ค้นพบกฎเกณฑ์ทั้งหมดสำหรับการผลิตเอนไซม์ที่มีความเสถียรสูง ซึ่งทำในสิ่งที่จำเป็นต้องทำและสามารถผลิตได้ในราคาประหยัด” อาร์โนลด์กล่าว “เรากำลังพยายาม”สล็อตแตกง่าย