Открытие в биоэнергетике прокладывает путь к производству нового углеводорода

Ученые из Центра биоэнергетических исследований Великих озер (GLBRC) сосредоточили внимание на особом классе длинноцепочечных жирных кислот — фурановых жирных кислотах (FuFAs). Они могут заменить продукты на основе нефти, такие как топливо, моторные смазки, лекарства и пищевые добавки.

Команда исследователей из Висконсинского университета в Мадисоне описала путь биосинтеза FuFAs в бактериях и других клетках. Эти кислоты входят в состав клеточной мембраны, защищая клетку от изменений внешней среды и действуя как химические сигналы о наличии токсинов.

Почему FuFAs интересны для промышленности?

• Для биотоплива: Атом кислорода, присоединенный в середине углеводородной цепи, действует как «зажигалка», помогая воспламенить другие молекулы топлива.
• Для смазочных материалов: Длина цепи делает FuFAs потенциальной основой для смазок двигателей и других устройств.

Исследование началось с вопроса, почему бактерия Rhodobacter spheroides погибает под воздействием синглетного кислорода. Ранее было обнаружено, что FuFAs защищают бактерию от этой гибели, но механизм их производства был неизвестен.

Ключевые открытия нового исследования:

• Идентифицированы промежуточные молекулы, которые в конечном итоге превращаются в FuFA.
• Обнаружены ферменты, которые добавляют кислород в цепь FuFA и присоединяют метильные группы — химическую основу для создания топлив.
• Для идентификации молекул использовалась высокоразрешающая масс-спектрометрия и ЯМР-спектроскопия.
• С помощью геномных последовательностей и генетики были найдены ферменты, катализирующие ранее неизвестные химические реакции.
• Этот новый путь биосинтеза был предсказан и для других микроорганизмов и растений.

Следующие шаги:

• Изучение молекулярной основы вновь открытых ферментов.
• Обучение клеток производить больше FuFAs для тестирования в различных приложениях.

Открытие, начавшееся более десяти лет назад с фундаментального вопроса, стало еще одним шагом в создании линейки биотоплив и продуктов из растений. Технология запатентована и доступна для лицензирования через Wisconsin Alumni Research Foundation.

«Это открытие — отличный пример того, как междисциплинарные команды GLBRC могут исследовать геномы, чтобы раскрыть ранее неизвестные биохимические пути», — говорит профессор Тим Доногью, директор GLBRC.