Модификация клеточной стенки может увеличить выработку липидов у бактерий

В новом исследовании, опубликованном в mBio, группа учёных под руководством ассистент-учёного Кима Леммера из Центра биоэнергетических исследований Великих озёр (GLBRC) обнаружила новый способ увеличения производства липидов у бактерий.

Цель и проблема

Микробные липиды — перспективная альтернатива топливу и химикатам, получаемым из нефти. Однако ключевой проблемой остаётся достижение объёмов производства, достаточных для промышленного масштаба.

Метод и неожиданное открытие

Исследователи создали и проанализировали библиотеку из более чем 11 000 мутантных штаммов бактерии Rhodobacter sphaeroides, чтобы найти штаммы с самым высоким уровнем жирных кислот. Изучение десяти лучших штаммов показало, что повышенное производство липидов связано не с ожидаемыми генетическими нарушениями, а с изменениями клеточной оболочки (клеточной стенки). Все эти штаммы продемонстрировали повышенную чувствительность к соединениям, действующим на клеточную оболочку.

Подтверждение изменений

С помощью мощного микроскопа учёные обнаружили, что у восьми из десяти штаммов клеточные оболочки отличались от исходного штамма по длине или форме.

Результаты: восьмикратное увеличение

Применяя методы инженерии процессов (режим питания, стимулирующий рост клеток до очень высокой плотности), исследователи добились от одного из штаммов производства липидов, в восемь раз превышающего показатели стандартной культуральной среды. Мутантный штамм накапливал до 33% своего веса в виде жирных кислот, что делает его "олеагинозным" (маслонакапливающим).

Значение и перспективы

  • Идея увеличения производства липидов путём изменения клеточной оболочки является совершенно новой.
  • Подобные модификации могут повысить продуктивность и других бактерий.
  • Наблюдался побочный эффект: часть масла выделялась бактериями наружу, что потенциально упрощает процесс его извлечения.
  • Следующим шагом станет фундаментальное изучение механизмов, лежащих в основе этого явления, для дальнейшей оптимизации производства.