Из метаболически выведенных микроорганизов был впервые получен бензин
На протяжении многих десятилетий жидкое топливо (бензин, дизельное топливо, многие промышленные и потребительские химические вещества) производилось из ископаемых ресурсов. Однако увеличение угрозы исчерпания природных ресурсов, а также экологические проблемы, включая глобальное потепление,вызвали высокий интерес к новым способам получения топлива. Бензин (продукт переработки нефти) наиболее широко используется в качестве топлива для транспорта. Он представляет собой смесь углеводородов, добавок и смешиваемых компонентов. Углеводороды, называемые алканы, состоят только из атомов углерода и водорода. Бензин содержит сочетание из нормальной неразветвленной и разветвленной цепей алканов (углеводородов), которые состоят из 4-12 атомов углерода, соединенных прямой углерод-углеродной связью.
Ранее с помощью метаболически выведенной кишечной палочки (Escherichia coli) были проведены исследования, в результате которых были созданы длинноцепочечные алканы, которые состоят из 13-17 атомов углерода и подходят для замены дизельного топлива. Однако не было и речи о производстве алканов с короткой цепью, основанных на микроорганизмах и способных заменить бензин.
В научной статье (под названием «Производство алканов с короткой цепью с помощью микроорганизмов»), опубликованной в журнале Nature от 29 сентября, группа корейских ученых под руководством заслуженного профессора кафедры химической и биомолекулярной инженерии Корейского института науки и техники Санг Юп Ли (Sang Yup Lee) сообщила, что ей впервые удалось разработать технологию для производства бензина из микроорганизмов с помощью метаболически выведенной кишечной палочки.
Исследовательская группа искусственно создала метаболизм жирных кислот, чтобы получить производные жирные кислоты, которые являются более короткими, чем обычные внутриклеточные метаболиты жирных кислот. Группа представила новый путь для биосинтеза алканов с короткой цепью. Всё это позволило создать платформу для создания штамма E.coli, способного производить бензин. Кроме того, этот штамм может быть изменен так, что будет производить другие продукты, такие как короткоцепочечные жирные эфиры и короткоцепочечные жирные спирты.
В своей статье корейские исследователи подробно описали стратегии для: 1) тщательного отбора ферментов, связанных с производством жирных кислот; 2) создания способов биосинтеза ферментов и жирных кислот, чтобы направить поток углерода к короткоцепочечным жирным кислотам; 3) преобразования короткоцепочечных жирных кислот в их соответствующие алканы (бензин) с помощью нового способа синтеза и оптимизации условий выведения. Кроме того, исследовательская группа показала возможность получения сложных эфиров и жирных спиртов путем введения ответственного фермента в тот же штамм.
Профессор Санг Юп Ли сказал: «Это только начало работы по достижению рационального производства бензина. Титр достаточно низкий из-за низкого метаболического потока к образованию короткоцепочечных жирных кислот и их производных веществ. В настоящее время мы работаем на повышение титра, количества продукта и производительности био-бензина. Тем не менее, мы рады сообщить, что впервые удалось произвести бензин с помощью метаболически выведенной кишечной палочки E.coli, что, мы надеемся, будет служить основой для метаболической инженерии микроорганизмов для производства топлива и химических веществ из возобновляемых ресурсов».
По материалам пресс-релиза Корейского университета.
Анастасия Полянская nauka21vek.ru