Новые пути к лучшим биотопливам

Массовое производство биотоплив может стать ключом к более экологичной энергетике, транспорту и продукции. Ранее учёные уже конструировали метаболические пути микробов, превращая их в миниатюрные фабрики биотоплива. Новое исследование инженера из Вашингтонского университета в Сент-Луисе усовершенствовало этот процесс, объединив лучшие элементы нескольких разных бактерий для синтеза нового вида биотоплива, которое лучше совместимо с современными двигателями, чем предыдущие аналоги.

Лаборатория под руководством доцента Школы инженерии и прикладных наук Фучжона Чжана занимается разработкой микробных биосинтетических процессов для производства биотоплив, химикатов и материалов с заданной структурой и свойствами. В новой работе, опубликованной в Biotechnology for Biofuels, учёные сделали следующий шаг к практическому производству.

Исследователи сконструировали синтетический метаболический путь внутри быстрорастущей E. coli, введя гены других видов, включая Staphylococcus aureus, цианобактерии и почвенные бактерии. С помощью CRISPR гены от разных видов с полезными признаками были интегрированы в путь синтеза жирных кислот E. coli.

Особенно полезным оказался ген стафилококка (S. aureus), который помог решить распространённую проблему производства биотоплива: этот патоген способен создавать разветвления в своих липидах. Эти разветвлённые структуры значительно снижают температуру плавления липидов и превращают длинноцепочечные жирные спирты из воскообразного вещества в жидкость, которую можно эффективнее использовать как топливо в холодную погоду.

Интеграция генов разных видов в E. coli дала ещё один результат: в норме эта бактерия не может производить разветвлённые липиды самостоятельно, но с помощью сконструированного метаболического пути 75% производимого биотоплива оказалось разветвлённым.

Следующим шагом станет перенос созданного метаболического пути в микроорганизм, более подходящий для промышленного применения. Лаборатория уже ведёт работу в этом направлении совместно с другими группами Вашингтонского университета.