Бактерии, питающиеся кофеином: открытие механизма и перспективы применения
Ученые из Университета Айовы обнаружили четыре вида бактерий, способных жить на кофеине. Один из них, Pseudomonas putida CBB5, был найден в цветочной клумбе возле университетской лаборатории.
Ключевое открытие
Исследователи не просто подтвердили факт существования таких бактерий, но и расшифровали генетическую последовательность, отвечающую за способность расщеплять кофеин. Кофеин, содержащийся в более чем 60 растениях, имеет три метильные группы (CH3), что делает его устойчивым к разложению большинством бактерий.
Механизм расщепления
Бактерия Pseudomonas putida CBB5 использует четыре новых пищеварительных белка (NdmA, NdmB, NdmC и редуктазу) для удаления метильных групп (процесс N-деметилирования). Это позволяет бактерии питаться атомами азота внутри молекулы. Кофеин расщепляется на ксантин, а затем на диоксид углерода и аммиак.
Практическое значение
- Фармацевтика: Ферменты CBB5 можно использовать для превращения кофеина в основу для лекарств от астмы, для улучшения кровотока и стабилизации сердечной аритмии.
- Переработка отходов: Белки могут применяться для удаления кофеина из больших объемов отходов кофейной и чайной промышленности, что снизит загрязнение окружающей среды.
- Биотопливо и корма: Обескофеинированные отходы могут стать сырьем для производства кормов для животных или биотоплива, особенно в регионах с дефицитом кукурузы (для этанола).
Цитаты исследователей
- Райан Саммерс, ведущий автор: "Используя новые гены и ферменты, можно взять то, чего у нас много, — например, кофеин — и производить лекарства, которые обычно очень дороги. Этот процесс может снизить стоимость лечения".
- Профессор Мани Субраманиан: "Это значительный скачок... Мы находим совершенно новые гены и реакции, которых никогда не ожидали".
Исследование было представлено на конференции Американского общества микробиологии в Новом Орлеане в конце мая. Публикация научной статьи ожидается летом.