Difference between revisions of "Team:NCKU Tainan/Results"

Line 19: Line 19:
 
                         <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#Construction">Construction</a>
 
                         <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#Construction">Construction</a>
 
                         <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#Total_solution">Total solution</a>
 
                         <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#Total_solution">Total solution</a>
                         <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#Bioreactor">Bioreactor</a>
+
                         <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#Carbon_fixation">Carbon fixation</a>
                        <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#Nutrient_tank">Nutrient tank</a>
+
                        <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#Materials_required">Materials required</a>
+
 
                         <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#"><i class="fa fa-arrow-up fa-1x"
 
                         <a class="list-group-item list-group-item-action" href="#"><i class="fa fa-arrow-up fa-1x"
 
                                 aria-hidden="true"></i></a>
 
                                 aria-hidden="true"></i></a>
Line 458: Line 456:
 
                                     </p>
 
                                     </p>
  
                                </div>
+
                                    <h8>XUI Comparison between BL21(DE3) and W3110</h8>
  
                            </div>
+
                                    <p class="pcontent">
 +
                                        We then compare the XUI value between BL21(DE3) and W3110 constructed strain.
 +
                                        When we design our IDT sequence, we link the CA directly to the promoter PLacI,
 +
                                        so we could not transform CA construct into W3110 strain. We thus compare the
 +
                                        XUI of strains that only contains Rubisco and PRK (<a href="http://parts.igem.org/Part:BBa_K2762011"
 +
                                            style="color:#28ff28;">BBa_K2762011</a>) ,
 +
                                        (<a href="http://parts.igem.org/Part:BBa_K2762007" style="color:#28ff28;">BBa_K2762007</a>).
 +
                                        We found out that both strain shows similar trend: the XUI will
 +
                                        be lower with the expression of the constructed protein. The growth condition
 +
                                        of both constructed strains is similar for the first 12 hours. We then compare
 +
                                        the difference of XUI between two E. coli strain. We found out that both strain
 +
                                        shows similar trend: the XUI will be lower with the expression of the
 +
                                        constructed protein. HoweverW3110 has a higher XUI compared with BL21(DE3) in
 +
                                        constructed strain as well as the strain without plasmid. We infer two reasons
 +
                                        that cause the difference of XUI:
 +
                                    </p>
  
 +
                                    <ol>
 +
                                        <li>W3110 “wildtype” strain has more flexible metabolic network but consumes
 +
                                            more xylose compare to lab strains such as BL21(DE3).</li>
  
                            <div id="Bioreactor">
+
                                        <li>The constructed protein expression in W3110 may be less than BL21(DE3) lab
                                </br></br></br></br>
+
                                            strain. BL21(DE3) commonly used to express protein. We inferred that with
                                <h3>Bioreactor</h3>
+
                                            more protein been expressed, the bypass pathway in BL21(DE3) will be more
                                <div id="pt">
+
                                            favored than the W3110 strain.</li>
                                    <p class="pcontent">We developed a closed bioreactor system and implemented online
+
                                    </ol>
                                        monitoring system
+
                                        which can live monitoring several environmental parameters. Here is the detail
+
                                        of our bioreactor.</p>
+
                                </div>
+
  
                                <img class="contentimg" src="">
+
                                    <img class="contentimg col-6" src=" ">
  
                                <div id="pt">
+
                                    <img class="contentimg col-6" src=" ">
                                    <p class="pcontent">Gas inlet port are located on the bioreactor’s lower part while
+
                                        outlet port are
+
                                        located on the bioreactor’s upper lid. As low concentration CO2 enters the
+
                                        bioreactor, it flows
+
                                        through the diffuser refiner and dissolves in the buffered medium to form acid.
+
                                        A pH sensor and
+
                                        temperature sensor is installed to monitor the bioreactor tank for further
+
                                        control implementation.
+
                                        Besides, the CO2 concentration level of exhaust gas is monitored by a CO2 gas
+
                                        sensor, which is
+
                                        mounted on the upper lid. These sensor’s output is connected to an Arduino
+
                                        analog input and sensor
+
                                        readings are displayed on a serial LCD which is attached on the lid of
+
                                        bioreactor. The data is then
+
                                        uploaded in real time to a web server via WiFi by using Arduino WiFi Shield.</br></p>
+
                                </div>
+
                                </br>
+
                                <h8>DIY Stirrer</h8></br>
+
  
                                <img class="contentimg" src="https://static.igem.org/mediawiki/2018/6/69/T--NCKU_Tainan--Capture.PNG">
+
                                    <p class="pcontent">
 +
                                        Fig. 14 Shows the growth and the XUI of BL21(DE3) and W3110 strains.
 +
                                    </p></br>
 +
 
 +
                                    <p class="pcontent">
 +
                                        We finally concluded that the efficiency of the bypass pathway in BL21(DE3) is
 +
                                        better than that in the W3110 strain.
 +
                                    </p>
 +
 
 +
                                    <h8>Incubation under different CO2 concentration</h8>
 +
 
 +
                                    <p class="pcontent">
 +
                                        Finally, we compare the XUI under different CO2 concentration. We incubated the
 +
                                        bacteria in normal incubator without CO2 input and the cell culture incubator
 +
                                        that maintains 5% C02 concentration. We observed that the strain in 5% CO2
 +
                                        incubator has lower the XUI. The supply of sufficient CO2 can increase the
 +
                                        efficiency of the bypass pathway and enhance the growth. We can concluded that
 +
                                        our constructed pathway can be utilize carbon dioxide as one of its carbon
 +
                                        source from this result.
 +
                                    </p>
 +
 
 +
                                    <img class="contentimg col-6" src=" ">
 +
 
 +
                                    <img class="contentimg col-6" src=" ">
 +
 
 +
                                    <p class="pcontent">
 +
                                        Fig. 15 The comparison of the growth and the XUI of the BL21(DE3) that contains
 +
                                        all three enzymes in normal incubator and 5% CO2 incubator. The strain grown in
 +
                                        CO2 incubator shows better growth and lower XUI, which indicates that our
 +
                                        strain can use CO2 as a carbon source in the presence of high CO2 level.
 +
                                    </p>
  
                                <div id="pt">
 
                                    <p class="pcontent">To prevent sedimentation of cells at the bottom of bioreactor,
 
                                        we build our own
 
                                        3D printed slow speed magnetic stirrer which permits gentle mixing of
 
                                        microcarrier cell cultures.
 
                                        The 3D printed magnet bed is designed specifically for two magnets and can be
 
                                        fitted on the DC
 
                                        motor. The stirrer works by using a DC motor to spin two magnets with opposite
 
                                        polarity, which
 
                                        could create a magnetic field in the bioreactor and cause the stir bar to spin
 
                                        and mix the
 
                                        contents. For controlling the speed of the DC motor, we use Arduino and L298N
 
                                        to control the input
 
                                        voltage to the motor by using PWM signal.</p>
 
 
                                 </div>
 
                                 </div>
 +
 
                             </div>
 
                             </div>
  
                             <div id="Nutrient_tank">
+
 
 +
                             <div id="Carbon_fixation">
 
                                 </br></br></br></br>
 
                                 </br></br></br></br>
                                 <h3>Nutrient tank</h3>
+
                                 <h3>Estimation of the amount of the carbon fixation</h3>
 
                                 <div id="pt">
 
                                 <div id="pt">
                                     <p class="pcontent">Besides, we also implemented fed-batch culture system in our
+
                                     <p class="pcontent">
                                         design. Nutrients are fed to the bioreactor during cultivation to prevent
+
                                         To find out how much and how efficient genetically engineered E. coli can fix
                                         nutrient depletion. The nutrients are pumped into the growth chamber at a rate
+
                                        carbon dioxide, we use the material balance concept to evaluate the
                                         proportional to the growth factor of the culture, which is determined
+
                                         heterotrophic CO2 fixation process. Consider a system composed of a single
                                         experimentally through the doubling time of the particular bacterial strain.</p>
+
                                        component, the general material balance can be written as:</br></br>
 +
 
 +
                                         {Input to the system} – {Output to the system} = {Accumulation in the system}</br></br>
 +
 
 +
                                         A system can be defined as an arbitrary portion of a process considered for
 +
                                        analysis, in which in this case, is an engineered carbon capturing E. coli.
 +
                                    </p>
 
                                 </div>
 
                                 </div>
                            </div>
 
  
 +
                                <img class="contentimg" src="">
  
                            <div id="Materials_required">
 
                                </br></br></br></br>
 
                                <h3>Materials required</h3>
 
 
                                 <div id="pt">
 
                                 <div id="pt">
                                     <ul>
+
                                     <p class="pcontent">
                                         <li>Acrylic Sheet</li>
+
                                         The engineered E. coli BL21(DE3) are cultured in M9 medium with formula
                                         <li>Arduino UNO</li>
+
                                         adjusted so that xylose is the sole carbon source. The aforementioned M9 Medium contains
                                         <li>Power Supply</li>
+
                                         0.4% xylose and 1/1000 LB medium (the carbon consumed from LB medium can be
                                        <li>Batteries</li>
+
                                         ignored). By applying the law of conservation of mass, which states that mass
                                        <li>Rotameter</li>
+
                                         may neither be created nor destroyed, the material balance for carbon in an
                                        <li>pH meter</li>
+
                                         engineered E. coli may simply be written as
                                        <li>Thermometer(DS18B20)</li>
+
                                     </p>
                                         <li>CO2 sensor(MG811)</li>
+
                                         <li>Wi-fi sensor(ESP8266 NodeMcu)</li>
+
                                         <li>Geared DC Motor</li>
+
                                        <li>Tubes</li>
+
                                        <li>Magnets</li>
+
                                        <li>3D Printed Structure</li>
+
                                        <li>Nuts and Screws</li>
+
                                        <li>Wires</li>
+
                                        <li>Pumps</li>
+
                                     </ul>
+
                                    </br></br></br></br>
+
 
                                 </div>
 
                                 </div>
 +
 +
 
                             </div>
 
                             </div>
 +
  
 
                         </div>
 
                         </div>

Revision as of 15:42, 12 October 2018

Results

Follow us

Contact us

igem.ncku.tainan@gmail.com
No.1, Daxue Rd., East Dist., Tainan City 701, Taiwan (R.O.C.)