Обнаружен ключевой фермент для производства биотоплива из водорослей
Учёные из Texas A&M AgriLife Research обнаружили фермент, отвечающий за синтез углеводородов у зелёной микроводоросли Botryococcus braunii. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, открывает путь к использованию этого фермента в растениях для производства большого количества топлива.
Почему важна эта водоросль?
Botryococcus braunii производит значительные объёмы жидких углеводородов, из которых можно получать бензин, керосин и дизельное топливо. Эти же углеводороды содержатся в нефтяных месторождениях. Водоросль распространена повсеместно в пресных и солоноватых водоёмах всех континентов, кроме Антарктиды.
Проблема и цель исследования
Основная проблема — медленный рост B. braunii (удвоение биомассы занимает около недели). Цель учёных — понять генетические и биохимические пути синтеза масла (ликопадена), чтобы в перспективе перенести соответствующие гены в быстрорастущие организмы (другие водоросли или наземные растения, например, табак).
Ключевое открытие
Исследователи идентифицировали ген ликопактаенсинтазы (LOS). Кодируемый им фермент инициирует производство масла. Уникальность LOS в его «промисскуитетности»: он может использовать три разных молекулы-субстрата (длиной 15 и 20 атомов углерода) и комбинировать их, создавая углеводороды длиной 30, 35 или 40 атомов углерода. Большинство похожих ферментов используют только 15-углеродный субстрат, а более длинные цепи предпочтительнее для производства топлива.
Методология
Команда определила последовательность всех активных генов организма в условиях синтеза углеводородов. Биоинформатический анализ («геномный майнинг») позволил выявить ген с предполагаемой нужной активностью для последующего биохимического изучения.
Дальнейшие шаги и вызовы
Учёные определили только первый шаг пути — создание 40-углеродного углеводорода. Следующие этапы — характеристика кандидатов в гены для последующих стадий, поиск оптимального организма-хозяина для экспрессии этих генов и оптимизация производства масла. Этот процесс требует много времени и фундаментальных исследований.
Авторы подчёркивают, что разработка биотоплива не должна зависеть от колебаний цен на нефть и объёмов государственного финансирования, а должна вестись постоянно для создания альтернативы ископаемому топливу.