JCVI-UCSD #

MACS: The Minimal & Adapted Carbon Sequestration Cell #

Anthropogenic activities have led to dangerous levels of atmospheric CO2, exacerbating global climate change. Minimized synthetic carbon-sequestration pathways offer a promising solution to this problem, proven in-vitro and in-silico; however, the deployment of these organisms in vivo remains unexplored. To fill this gap, we aim to install the POAP cycle, a carbon-sequestration cycle, into the minimal cell. The simplicity of this cell’s genome affords us clarity in how the POAP cycle affects biological functions. We use the built-in Cre-Lox system and the ease of engineering functions (e.g. the conversion of fixed CO2 to valuable compounds) of the cell’s genome, to genetically-build and tune the POAP cycle. We additionally report successful evolution of a thermal-resistant minimal cell strain that thrives above 44°C, optimizing the activities of the POAP enzymes. All in all, we present MACS: the Minimal & Adapted Carbon-Sequestration cell, a novel solution to the climate crisis using synthetic biology.

人間活動によって大気中のCO2濃度が危険なレベルに達し、地球気候変動が悪化しています。最小限の合成炭素固定経路は、これに対する有望な解決策となり得ることが、インビトロ（試験管内）やインシリコ（コンピュータ上）で証明されています。しかしながら、これらの生命体をインビボ（生体内）で展開することはまだ探究されていません。このギャップを埋めるために、私たちはPOAPサイクル、つまり炭素固定サイクルを最小生物細胞に導入することを目指しています。この細胞のゲノムの単純さが、POAPサイクルが生物学的機能にどのように影響を与えるかを明確に把握することが可能です。私たちは、組み込まれたCre-Loxシステムと、細胞のゲノムの機能（例えば、固定化したCO2を価値のある化合物に変換する）のエンジニアリングの容易さを利用して、POAPサイクルを遺伝的に構築しチューニングします。さらに、44℃以上で活性化する熱耐性の最小細胞株の成功した進化を報告します。これによりPOAP酵素の活性を最適化しました。総じて、私たちはMACS（最小・適応炭素固定細胞）を提案します。これは、合成生物学を使用した気候危機への新たな解決策です。

reference:

• iGEM JCVI-UCSD Team Information
• iGEM JCVI-UCSD Wiki