Форма дрожжей открывает новый путь к биотопливу

Ученые из Манчестерского университета сделали важное открытие, которое ложится в основу разработки новых применений в производстве биотоплива и устойчивом синтезе химических веществ.

Исследователи из Манчестерского института биотехнологий (MIB) определили точный механизм и структуру двух ключевых ферментов, выделенных из дрожжевой плесени. Вместе они обеспечивают новый, более чистый путь производства углеводородов.

Исследование, опубликованное в Nature, предлагает возможность заменить нефть в современных промышленных процессах на более экологичный и устойчивый природный процесс.

Ведущий исследователь профессор Дэвид Лейс объясняет важность работы: «Одна из главных проблем, с которой сталкивается наше общество, — это истощающийся уровень запасов нефти, от которой мы зависим не только для получения транспортного топлива, но и пластиков, смазочных материалов и широкого спектра нефтехимических продуктов. Решения, направленные на снижение нашей зависимости от ископаемой нефти, нужны срочно».

Он добавляет: «Хотя прямое производство топливных соединений живыми организмами — привлекательный процесс, в настоящее время он недостаточно изучен. И хотя потенциал для крупномасштабного биологического производства углеводородов существует, в его нынешнем виде он не поддерживает промышленное применение, не говоря уже о том, чтобы стать реальной альтернативой ископаемому топливу».

Профессор Лейс и его команда детально исследовали механизм, благодаря которому обычная дрожжевая плесень может производить керосино-подобные запахи при росте на пище, содержащей консервант сорбиновую кислоту. Они обнаружили, что эти организмы используют ранее неизвестную модифицированную форму витамина B₂ (флавина) для поддержки производства летучих углеводородов, вызывающих запах керосина. Их результаты также показали, что тот же процесс используется для поддержки синтеза витамина Q₁₀ (убихинона).

Используя синхротронный источник Diamond в Харвелле, они смогли получить информацию об этом биокаталитическом процессе на атомном уровне. Оказалось, что он имеет сходство с процедурами, обычно используемыми в химическом синтезе, но ранее считавшимися не встречающимися в природе.

Профессор Дэвид Лейс говорит: «Теперь, когда мы понимаем, как дрожжи и другие микробы могут производить очень скромные количества топливоподобных соединений с помощью этого зависимого от модифицированного витамина B₂ процесса, мы находимся в гораздо лучшем положении, чтобы попытаться улучшить выход и природу производимых соединений».

В этом конкретном исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые сосредоточились на производстве альфа-олефинов — высокоценного, промышленно важного промежуточного класса углеводородов. Они являются ключевыми химическими интермедиатами в различных областях применения, таких как гибкая и жесткая упаковка и трубы, синтетические смазочные материалы, используемые в тяжелых моторных и трансмиссионных маслах, поверхностно-активные вещества, моющие средства и присадки к смазочным материалам.

Профессор Лейс заключает: «Это фундаментальное исследование опирается на экспертизу MIB в области ферментных систем и создает основу для разработки новых применений в производстве биотоплива и товарных химикатов. Полученные данные предлагают возможность обойти существующие промышленные процессы, которые зависят от дефицитных природных ресурсов».