Дрожжи и бактерии можно использовать для решения энергетических проблем - Гранит науки - 2009-05-01

Дрожжи и бактерии можно использовать для решения энергетических проблем – генно-инженерные манипуляции позволяют объединить свойства разных организмов в ферментативном процессе превращения некоего простого метаболита в горючее.

Дешевый и возобновляемый источник горючего предлагают экспериментаторы в области синтетической биологии из Калифорнийского университета Сан-Франциско (University of California, San Francisco). Сетевая версия издания New Scientist рассказывает об изобретении группы под руководством Кристофера Фойгта (Christopher Voigt), которое заключается в том, что бактерии будут перерабатывать целлюлозные отходы сельскохозяйственных растений или траву в вещество под названием метил-галогенид. Это вещество, в свою очередь, может превратиться в химический аналог бензина в простой каталитической реакции. Различные растения и микроорганизмы сами производят метил-галогенид в небольших количествах с помощью ферментов метил-галогенид трансфераз, но известны из этих трансфераз немногие. И Фойгт с коллегами задались целью найти новые ферменты этой группы. Для этого они обратились к базам данных генов, которые кодируют белки, сходные с метил-галогенид трансферазами на 18% и более. Было найдено 89 генов, отвечающих этому требованию, и были заказаны фрагменты ДНК с последовательностями этих генов. Полученные образцы по одному встраивались в геном бактерии кишечной палочки (Escherichia coli) для того, чтобы выделить из множества вариантов клон, продуцирующий метил-галогениды наиболее эффективно. Оказалось, что наибольшее количество этих веществ в той кишечной палочке, которая получила ген трансферазы от болотного растения (Batis maritime), по-русски оно называется солерос или поташник. И ген из этого растения, обитателя топей юго-восточной Калифорнии, стал рассматриваться как перспективный кандидат на модификацию организма-производителя метил-галогенидов в значимых количествах.

Организмом – производителем для внесения гена трансферазы из болотного растения выбрали дрожжи. Но оставалась еще одна задача - поиск организма, способного расщепить целлюлозу до приемлемого дрожжами состояния, поскольку именно дрожжам предстояло превратить более мелкие молекулы – продукты расщепления целлюлозы – в субстрат для трансфераз, катализирующих образование целевого продукта, т.е. метил-галогенидов. Есть микробы, расщепляющие целлюлозу, но они делают это медленно и при относительно высоких температурах. Требовался организм, растущий с той же скоростью, что и дрожжи, и при оптимальной для дрожжей температуре около 30°С. Изучая научную литературу, калифорнийские ученые обнаружили соответствующую этим критериям бактерию Actinotalea fermentans, которая была выделена в 1980 году на свалке мусорных отходов во Франции. Особенность этого микроба в том, что при росте он превращает целлюлозную биомассу в выделяемое производное уксусной кислоты, а это то, что нужно дрожжам. Таким образом в дешевом низкотемпературном экспериментальном процессе, который привел к непосредственному предшественнику заменителя бензина не-нефтяного происхождения, оказались задействованы бактерии, превращающие целлюлозу в ацетат, а также дрожжи с растительным геном эффективной трансферазы, которые превращают этот ацетат в метил-галогениды. Работа Фойгта с соавторами опубликована в журнале американского химического общества (Journal of the American Chemical Society).