Генетически модифицированный микроорганизм «дышит» изопреном для производства каучука

Исследователи из Университета Небраски-Линкольн генетически модифицировали метаноген Methanosarcina acetivorans, заставив его производить значительное количество изопрена — основного компонента синтетического каучука.

Ключевые преимущества подхода

• Высокая эффективность: При питании метанолом модифицированный штамм конвертирует 4% углерода в изопрен. Это в 179 раз больше, чем лучшие показатели бактерий, которых кормят глюкозой.
• Неприхотливость сырья: Метаногены не нуждаются в свете или кислороде и потребляют дешёвые отходы, такие как диоксид углерода, ацетат, метан, метанол и даже сточные воды, попутно очищая их.
• Самоподдержание: Организм не только выживает, но и увеличивает общую биомассу в процессе производства изопрена, перестраивая свой метаболизм. «Он растёт не вопреки производству изопрена, а отчасти благодаря ему», — отмечает биохимик Николь Буан.

Как это работает

Учёные внедрили в хромосому M. acetivorans ген тополя, кодирующий фермент изопренсинтазу. Этот фермент отщепляет пирофосфат от соединения диметилаллилпирофосфата (DMAPP), которое метаногены обычно используют для построения клеточных мембран. В результате высвобождается молекула изопрена, которая в виде газа покидает клетку.

Перспективы

Ежегодно из нефти производится около 800 000 тонн изопрена. Новая технология может снизить зависимость от ископаемого топлива. Учитывая, что метаногены уже используются на очистных сооружениях и биотопливных предприятиях, адаптация таких систем для улавливания изопрена может быть относительно простой. Лаборатория Буан сейчас работает над оптимизацией штамма для увеличения выхода продукта.