Четыре штамма бактерий совместно производят пигмент для пищевой и косметической промышленности

Исследователи из Политехнического института Ренсселера показали, что четыре штамма бактерий E. coli, работая вместе, могут преобразовывать сахар в натуральный красный антоциановый пигмент, содержащийся в клубнике. Это открывает путь к экономически выгодному производству натуральных красителей для промышленного применения.

Это первый метод биосинтеза, использующий четыре штамма бактерий для производства соединения в один этап. Результаты опубликованы в журнале mBio.

Ключевые моменты:

• Проблема: Производители заинтересованы в натуральных красителях (например, антоцианах) из-за рисков для здоровья искусственных цветов. Однако получение пигментов из растений дорого и дает нестабильные результаты, а их химический синтез сложен из-за структуры молекул.
• Решение: Лаборатория Маттеоса Коффаса с 2005 года исследует метод производства антоцианов с помощью генной инженерии.
• Сложность пути: 16 генов контролируют производство антоцианов в растениях. Первоначальная попытка внедрить весь собранный молекулярный путь (гены из бактерий, дрожжей и шести видов растений) в один штамм E. coli провалилась — клетка использовала гены для собственного метаболизма.
• Новый подход: В текущем исследовании весь путь разделен между четырьмя разными штаммами бактерий, модифицированными для сборки антоцианов поэтапно. Бактерии работают последовательно в одной колбе: первая перерабатывает сахар в промежуточное соединение, которое поглощает вторая, и так далее, пока четвертый штамм не производит антоцианин.
• Текущий результат: Процесс демонстрирует принципиальную возможность, но выход пока скромный — миллиграммы на литр.
• Будущие задачи: Необходимо оптимизировать каждый этап, чтобы выход достиг сотен миллиграммов на литр для коммерческой жизнеспособности.

Как заявил Маттеос Коффас: «У меня нет сомнений, что производство антоцианов с помощью рекомбинантного микробного организма — это единственный жизнеспособный метод получения этих соединений экономически устойчивым способом».