Новый метаболический путь радикально поднимет производительность выработки биотоплива
Химики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе синтезировали новый метаболический путь для расщепления молекул глюкозы, который на треть повысить производительность процесса выработки биотоплива.
Задача синтетического пути – заменить естественный, так называемый гликолиз: ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ. Все живые организмы используют этот процесс для получения молекулярных «полуфабрикатов» для клеток. В процессе гликолиза четыре из шести атомов углерода в глюкозе превращаются в двууглеродные молекулы, известные как ацетил-коэнзим А – предшествующий продукт для этанола и бутанола (виды биотоплива), а также жирных кислот, аминокислот и фармацевтических препаратов. Однако еще два атома углерода из глюкозы пропадают, становясь углекислым газом.
В современных биореакторах полученные из биомассы растений сахара преобразуются в биотопливо с помощью того же гликолиза, но потеря трети исходного сырья (двух атомов углерода из каждой молекулы) – это серьезный удар по продуктивности всего процесса. Разработанный в КУЛА гликолитический путь преобразует все шесть атомов в три молекулы ацетил-коэнзима А, и ни один не «улетает в воздух» в виде углекислого газа.
Путь использует ферменты из нескольких естественных метаболических путей.
Ученые сначала проверили его работу in vitro. Потом они генетически модифицировали бактерии кишечной палочки (на фото), «встроив» в нее синтетический путь – и продемонстрировали полное превращение углерода. Новый гибридный путь получил название «неокисляемый гликолиз», или НОГ.
Исследователи также отмечают, что НОГ может использоваться с самыми разными типами сахаров, в молекулах которых содержится разное количество атомов углерода – и не один не пропадет. Наконец, новый метаболический путь может применяться для производство биотоплива с помощью фотосинтезирующих микробов.
Изобретение описывается в журнале Nature.
По материалам пресс-релиза университета.
Артём Космарский nauka21vek.ru