Учёные исследуют анаэробную деградацию и конверсию летучего углеводорода изопрена

Изопрен — самый распространённый в мире биогенный летучий углеводород, его ежегодный вклад в выбросы парниковых газов сопоставим с эквивалентом углекислого газа от метана. Однако судьба изопрена в окружающей среде остаётся неясной.

Группа экологической микробной экологии из Института прикладной экологии Китайской академии наук (CAS) изучает биогеохимические процессы, опосредованные анаэробными микроорганизмами. В недавнем исследовании Ян И и Цзинь Хуэйцзюань использовали осадок из реки Сихе в Шэньяне в качестве инокулята и создали микроскопическую культуральную систему для анаэробной конверсии изопрена.

Исследователи обнаружили, что микроорганизмы в анаэробной системе обогащения могут полностью превращать изопрен в 2-метил-1-бутен (97%) и 3-метил-1-бутен (3%). Кроме того, новый штамм Acetobacterium — Acetobacterium wieringae штамм Y — оказался функциональным штаммом, ответственным за анаэробное превращение изопрена. Штамм Y использует путь Вуда-Льюнгдала для восстановления CO₂ с образованием уксусной кислоты, одновременно преобразуя изопрен посредством метаболического механизма гидрирования.

Сравнительный протеомный и геномный анализ позволил идентифицировать ено-редуктазы, которые могут участвовать в конверсии изопрена. Эти ферменты, как биокатализаторы, имеют серьёзные перспективы промышленного применения для производства высокоэффективных биотоплив, фармацевтических препаратов и агрохимикатов.

Исследование показывает, что ацетогенные бактерии Acetobacterium wieringae тесно связаны с процессами превращения изопрена и CO₂ в анаэробной среде. Это помогает понять судьбу углерода, связанного с изопреном, в окружающей среде и уточнить модели глобального углеродного цикла.

Работа опубликована в журнале mBio под названием "Anaerobic biohydrogenation of isoprene by Acetobacterium wieringae strain Y".