Инженерные E. coli производят биоразлагаемый пластик, превосходящий широко используемый ПЭТ

Альтернатива ПЭТ (полиэтилентерефталату) — PDCA (пиридиндикарбоновая кислота) — является биоразлагаемой и обладает превосходными физическими свойствами. Группа биоинженеров из Университета Кобе создала штамм бактерий E. coli, который производит это соединение из глюкозы в беспрецедентных количествах и без побочных продуктов. Результаты опубликованы в журнале Metabolic Engineering.

Прочность пластиков — причина их широкого распространения и одновременно экологических проблем. Кроме того, они производятся в основном из нефти. Исследователи по всему миру работают над биоразлагаемыми и биосовместимыми альтернативами, но часто сталкиваются с проблемами выхода, чистоты и, как следствие, стоимости производства.

Биоинженер Танака Цутому отмечает, что большинство стратегий производства из биомассы сосредоточены на молекулах, состоящих из углерода, кислорода и водорода. Однако существуют перспективные соединения для высокопроизводительных пластиков, которые включают другие элементы, такие как азот, но для них нет эффективных стратегий биопроизводства. Чисто химические реакции неизбежно генерируют нежелательные побочные продукты.

PDCA — один из таких кандидатов. Материалы на его основе демонстрируют физические свойства, сравнимые или даже превосходящие свойства ПЭТ.

Группа из Университета Кобе достигла производства PDCA в биореакторах в концентрациях более чем в семь раз выше, чем сообщалось ранее. Танака объясняет: «Значимость нашей работы заключается в демонстрации того, что метаболические реакции можно использовать для включения азота без образования нежелательных побочных продуктов».

Однако на пути исследователи столкнулись с проблемой: один из введённых ферментов производил высокореактивное соединение — перекись водорода, H₂O₂. Это соединение атаковало фермент, который его производил, деактивируя его. Проблему удалось решить путём оптимизации условий культивирования, в частности, добавлением соединения, способного связывать H₂O₂, хотя это может создать новые экономические и логистические проблемы для масштабного производства.

По словам Танаки, способность получать достаточные количества в биореакторах закладывает основу для следующих шагов к практическому применению. В более общем смысле, достижение в области включения ферментов азотного метаболизма расширяет спектр молекул, доступных для микробного синтеза, что усиливает потенциал биопроизводства.