E. c(oil)i : The Lean, Green, Fat-Producing SynBio - - PowerPoint PPT Presentation

• E. ¡c(oil)i: ¡The ¡Lean, ¡Green, ¡ ¡

Fat-­‑Producing ¡SynBio ¡Machine ¡

Manchester ¡iGEM ¡Team ¡

Palm ¡Oil ¡

• Soaps ¡and ¡cosme@cs ¡
• Emulsifying ¡agents ¡
• Oil ¡paints ¡
• Varnishes ¡
• Detergents ¡
• Shaving ¡cream ¡
• Lubricants ¡
• Food ¡
• Biofuel ¡

What ¡Is ¡Palm ¡Oil? ¡

Palmi@c ¡Acid: ¡44% ¡ C16 ¡ Stearic ¡Acid: ¡4.5% ¡ C18 ¡ Oleic ¡Acid: ¡39.2% ¡ C18:1 ¡ Linoleic ¡Acid: ¡10.1% ¡ C18:2 ¡

Effects ¡of ¡Palm ¡Oil ¡ ¡ Cul@va@on ¡

58 ¡Bn ¡ Tons ¡of ¡CO2 ¡

Over ¡the ¡next ¡15 ¡years ¡

EXPERIMENTAL ¡

Rob, ¡Lorna ¡, ¡Tan, ¡Tim, ¡Divita, ¡Marco ¡

Aim: ¡Palm ¡Oil ¡ ¡ Produc@on ¡in ¡E. ¡coli ¡

• Increase ¡na@ve ¡palm ¡oil ¡acids ¡in ¡E. ¡coli ¡

(palmi@c ¡and ¡stearic ¡acid) ¡

• Introduc@on ¡of ¡non-­‑na@ve ¡palm ¡oil ¡acid ¡

synthesis ¡pathways ¡in ¡E. ¡coli ¡(oleic ¡and ¡linoleic ¡ acid) ¡

Overproduc@on ¡of ¡ ¡ Na@ve ¡Fa\y ¡Acids ¡

Xu et al (2013) Modular optimization of multi-gene pathways for fatty acids production in E. coli. Nature Communications 4:1409

Produc@on ¡Of ¡ ¡ Non-­‑Na@ve ¡Fa\y ¡Acids ¡

Synechocystis sp. PCC 603

BBa_K1027003 ¡ BBa_K1027001 ¡ BBa_K1027002 ¡

Produc@on ¡Batches ¡

Characterisa@on ¡

MODELLING ¡

Jess, ¡Elsa, ¡Ralf ¡

Uncertainty ¡Analysis ¡

• 43 ¡reac@ons ¡
• 60 ¡metabolites ¡
• 267 ¡parameters ¡

Uncertainty ¡Analysis ¡

Achcar F et al (2012) Dynamic Modelling under Uncertainty: The Case of Trypanosoma brucei Energy

• Metabolism. PLoS Comput Biol 8(1)

Uncertainty ¡Analysis: ¡ ¡ Raw ¡Data ¡

Species ¡ AccumulaSon ¡over ¡ 100 ¡seconds ¡(mM) ¡ Dark ¡Red: ¡>4 ¡ ¡ Pink: ¡> ¡2 ¡ ¡ Light ¡red:> ¡1 ¡ ¡ White: ¡1-­‑0.01 ¡ ¡ Light ¡yellow: ¡<0.01 ¡ ¡ Dark ¡yellow: ¡<0.0001 ¡

Uncertainty ¡Analysis: ¡ Results ¡

Palmi@c ¡Acid ¡ Acetyl ¡CoA ¡ Elonga@on ¡

Uncertainty ¡Analysis: ¡ Results ¡

Uncertainty ¡Analysis: ¡ Conclusion ¡

• PotenSals ¡

– Gives ¡ability ¡to ¡model ¡complex ¡and ¡poorly ¡ experimentally ¡measured ¡systems ¡ – Creates ¡unbiased ¡models ¡ – Opportuni@es ¡for ¡different ¡types ¡of ¡data ¡analysis ¡ – Pinpoints ¡areas ¡for ¡further ¡study ¡

• LimitaSons ¡

– Poten@al ¡inability ¡to ¡reach ¡steady ¡state ¡

βHACdH ¡Dynamics ¡ Simula@on ¡

• ¡β-­‑hydroxy ¡acyl-­‑ACP ¡dehydrase ¡
• ¡Carried ¡out ¡in ¡GROMACS ¡
• ¡Less ¡Dynamic ¡N-­‑Terminals ¡are ¡more ¡

appropriate ¡for ¡His-­‑tag ¡addi@on. ¡

HUMAN ¡ ¡ PRACTICES ¡

Ma], ¡Tan, ¡Lorna, ¡Rob, ¡Elsa ¡

Communica@on ¡

Environmental ¡Impact ¡

Models created using Vortex

Economic ¡Impact ¡

The ¡cost ¡of ¡crude ¡palm ¡oil ¡(CPO) ¡more ¡than ¡doubled ¡in ¡the ¡period ¡2005-­‑2013 ¡

Government ¡ Interven@on ¡

Economic ¡Impact ¡

Modelling ¡shi_ ¡of ¡demand ¡on ¡price ¡of ¡crude ¡palm ¡oil ¡

Impact ¡Analysis ¡ ¡ Report ¡

• Palm ¡oil ¡has ¡detrimental ¡effects ¡in ¡many ¡areas ¡
• Synthe@c ¡palm ¡oil ¡is ¡not ¡a ¡viable ¡solu@on ¡on ¡

its ¡own ¡

• Natural ¡palm ¡oil ¡and ¡synthe@c ¡palm ¡oil ¡can ¡

coexist ¡

Conclusion ¡

Acknowledgements ¡

Instructors ¡ Prof ¡Eriko ¡Takano ¡and ¡Prof ¡Rainer ¡Breitling ¡ Advisors ¡ Dr ¡Karl ¡Payne ¡ Dr ¡Nik ¡Ra\ray ¡ Dr ¡Vicki ¡Jackson ¡ Dr ¡Wayne ¡Aubrey ¡ Dr ¡Neil ¡Swainston ¡ Dr ¡Nicole ¡Leferink ¡ Dr ¡Jayendra ¡Shrankra ¡ Beata ¡Czajkowska ¡ Nick ¡Weise ¡ Denis ¡Abramov ¡ Other: ¡ Prof ¡Ma\heos ¡Koffas ¡ Dr ¡Andy ¡Balmer ¡ Jérémy ¡Férrant ¡ All ¡the ¡industry ¡representa@ves ¡and ¡local ¡ environmentalists ¡who ¡were ¡happy ¡to ¡be ¡ interviewed ¡for ¡our ¡human ¡prac@ces ¡research ¡

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