Генетически модифицированные растения производят предшественник для сырья пластмасс
Учёные из Брукхейвенской национальной лаборатории (США) и компании Dow AgroSciences впервые создали растения, которые производят промышленно значимые уровни соединений, потенциально пригодных для изготовления пластмасс. Исследование опубликовано в Plant Physiology.
Новый метаболический путь
Биохимики создали в растениях новый метаболический путь для производства особых жирных кислот — омега-7. Эти кислоты могут служить источником предшественников для химических строительных блоков пластмасс, например, полиэтилена. В отличие от текущего сырья (нефть или синтез-газ), такой источник был бы возобновляемым и устойчивым.
Решение проблемы накопления
Хотя некоторые растения (например, лиана "кошачий коготь" и молочай) естественным образом производят омега-7 кислоты в семенах, их урожайность непригодна для коммерции. Первые попытки переноса соответствующих генов в другие виды давали низкий выход.
Для решения этой проблемы учёные провели серию экспериментов по метаболической инженерии на модельном растении Arabidopsis.
Ключевые шаги инженерии:
- Инженерный фермент: Исследователи создали в лаборатории вариант природного фермента — десатуразы. Этот фермент работает быстрее и с большей специфичностью, что повысило накопление целевой кислоты с менее 2% до около 14%.
- Оптимизация метаболизма: Учёные подавили гены, конкурирующие за субстрат с введённым ферментом, и ввели дополнительные десатуразы для перехвата субстрата на других этапах пути синтеза масла.
- Комбинирование признаков: Наиболее успешные генетические модификации были объединены в одном растении.
Результат
В лучшей линии Arabidopsis уровень накопления омега-7 жирной кислоты достиг около 71%. Это эквивалентно уровню в лиане "кошачий коготь" и выше, чем в молочае. Генетические модификации не повлияли на рост и развитие растений.
Значение работы
Это доказательство принципа успешной стратегии для устойчивого производства омега-7 жирных кислот из растений в качестве промышленного сырья. Такой же подход может быть полезен для улучшения производства широкого спектра других необычных жирных кислот в семенах растений.