Блокировка фиксации углекислого газа в бактериях увеличивает производство биотоплива

Снижение способности некоторых бактерий фиксировать углекислый газ может значительно увеличить их производство газообразного водорода, который можно использовать в качестве биотоплива. Исследователи из Вашингтонского университета (Сиэтл) сообщают о своих выводах в текущем выпуске онлайн-журнала mBio.

Газообразный водород — перспективное транспортное топливо для водородных топливных элементов, где единственным побочным продуктом является вода. Фототрофные бактерии, такие как Rhodopseudomonas palustris, получают энергию от света и углерод из органических соединений в анаэробных условиях. Клетки естественным образом производят водород как способ избавления от избытка электронов.

Однако питание этих бактерий более богатыми электронами органическими соединениями не всегда приводит к ожидаемому увеличению производства водорода. Чтобы понять, какие другие переменные могут быть задействованы, исследователи проанализировали метаболические функции R. palustris, выращенной на четырёх разных соединениях.

Одним из факторов оказался цикл Кальвина — серия биохимических реакций, ответственных за процесс фиксации CO₂. Цикл Кальвина преобразует углекислый газ и электроны в органические соединения. Таким образом, фиксация CO₂ и производство водорода естественным образом конкурируют за электроны.

Когда учёные протестировали штамм бактерии, генетически модифицированный для блокировки фиксации CO₂, они наблюдали увеличение выхода водорода со всех четырёх субстратов.

Цикл Кальвина был не единственной переменной, влияющей на производство водорода. Исследователи также определили, что роль играет метаболический путь, по которому субстрат роста превращается в строительный блок для новых клеток.

Эта работа показывает, как понимание бактериального метаболизма и физиологии можно применять для конструирования микробов для производства устойчивых биотоплив.