Биологи научили кишечную палочку превращать сахар в биотопливо

10 августа 2011 года

Американские биологи создали генетически модифицированную бактерию - кишечную палочку, которая поедает глюкозу и выделяет нетоксичный спирт бутанол, а также другие виды биотоплива, причем делает это гораздо эффективнее "конкурентов", говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Авторы статьи, ученые под руководством Рамона Гонсалеза (Ramon Gonsalez) из университета Райса в Хьюстоне (США) полагают, что их методика позволит вывести другие штаммы кишечной палочки, которые можно будет применять для производства сложных органических веществ в промышленных и медицинских целях.

В клетках большинства живых организмов ключевую роль в переработке питательных веществ и запасании энергии играет кофермент А (КоА). Этот фермент захватывает и переносит некоторые фрагменты молекул жирных кислот и сахаров, которые впоследствии или разлагаются до углекислого газа и воды, или же используются для синтеза более сложных соединений.

Гонсалез и его коллеги смогли модифицировать процесс переработки и поглощения питательных веществ, в котором этот фермент принимает непосредственное участие, и приспособить это соединение для производства бутанола.

Сначала ученые заменили несколько генов в ДНК кишечной палочки и таким образом "обратили" процесс окисления питательных веществ. В качестве следующего шага они подобрали и избирательно "включили" несколько генов, которые кодируют фазы процесса обмена веществ, связанные с переработкой и выделением спиртов. Биологи вывели несколько популяций кишечной палочки, которые способны вырабатывать бутанол и обычный медицинский спирт - этанол.

Помимо кофермента А, при помощи которого клетки кишечной палочки "собирают" молекулы спиртов, ключевую роль в этом процессе играет фермент ферредоксин. Он представляет собой небольшой белок, активный центр которого сформирован из нескольких ионов железа. Этот фермент переносит свободные электроны от окисляемых питательных веществ к синтезируемой молекуле спиртов, что делает эту реакцию энергетически выгодной для бактерии.

Как отмечают авторы статьи, наиболее эффективные штаммы их "биотопливной бактерии" способны производить до 18 грамм спирта из 100 грамм сахаров. Они полагают, что коэффициент полезного действия кишечной палочки превышает эффективность других видов организмов, которые используются для производства биотоплива.