Трио ферментов для биосинтеза углеводородного топлива
Ученые из Объединенного института биоэнергетики (JBEI) определили три бактериальных фермента, которые могут катализировать ключевые этапы превращения растительных сахаров в углеводородные соединения для производства экологически чистого транспортного топлива.
Исследователи из JBEI Министерства энергетики США идентифицировали трио бактериальных ферментов, катализирующих ключевые этапы конверсии растительных сахаров в углеводороды для зеленого топлива.
Гарри Беллер, руководивший исследованием, и его коллеги ввели трехгенный кластер из бактерии Micrococcus luteus в бактерию Escherichia coli. Ферменты, продуцируемые этим трио генов, позволили E. coli синтезировать из глюкозы длинноцепочечные алкеновые углеводороды. Эти длинные алкены затем можно укоротить с помощью процесса «крекинга» до углеводородов, совместимых с современными двигателями и пригодных для производства передовых лигноцеллюлозных биотоплив.
«Мы определили три гена, кодирующих ферменты, необходимые для бактериального синтеза алкенов. С этой информацией мы смогли преобразовать штамм E. coli, который в норме не производит длинноцепочечные алкены, в продуцент алкенов», — говорит Беллер.
Работая с гипотезой, что известные ферменты, способные катализировать декарбоксилирование и конденсацию, могут быть моделями для ферментов, синтезирующих алкены из жирных кислот, ученые идентифицировали в M. luteus несколько генов-кандидатов, включая Mlut_13230. При экспрессии в E. coli вместе с двумя соседними генами — Mlut_13240 и 13250 — это трио ферментов катализировало синтез алкенов из глюкозы. Наблюдения проводились как in vivo, так и in vitro.
«Эта группа ферментов может быть использована для производства алифатических углеводородов в подходящем микробном хозяине, но получаемые алкены слишком длинны для непосредственного использования в качестве жидкого топлива. Однако эти длинноцепочечные алкены можно подвергнуть крекингу для получения углеводородов подходящей длины для дизельного топлива», — поясняет Беллер.
Следующим шагом является более детальное изучение работы этих трех ферментов, особенно Mlut_13230 (также называемого OleA), который катализирует ключевой этап в пути биосинтеза алкенов — конденсацию жирных кислот.
«Мы также изучаем другие пути, которые могут производить алифатические углеводороды подходящей длины для дизельного топлива без необходимости крекинга. Наша цель — узнать о них больше для производства зеленого транспортного топлива», — говорит Беллер.