Высокоэффективное производство передового биотоплива с помощью метаболически сконструированного микроорганизма

Корейская исследовательская группа под руководством профессора Санг Юп Ли из KAIST применила подход системной метаболической инженерии для улучшения производства бутанола, усилив производительность бактерии Clostridium acetobutylicum.

Растущая озабоченность экологическими проблемами и ограниченность ископаемых ресурсов заставляют ученых разрабатывать биопроцессы для производства топлива из возобновленной непищевой биомассы. Используя системную метаболическую инженерию, команда из Корейского института передовых наук и технологий (KAIST) продемонстрировала оптимизированный процесс для увеличения выхода бутанола.

В статье, опубликованной 23 октября в журнале mBio, исследователи проанализировали метаболические пути, ведущие к синтезу бутанола, и обнаружили два потенциальных пути:

• «Горячий канал» — прямое производство бутанола из источника углерода.
• «Холодный канал» — конверсия бутанола из кислот, произведенных ранее в процессе ферментации.

С помощью компьютерного моделирования команда показала, что «горячий канал» является гораздо более эффективным. Чтобы усилить метаболический поток по этому пути, метаболическая сеть штамма C. acetobutylicum была системно модифицирована.

Кроме того, был оптимизирован процесс выделения продукта и интегрирован процесс in situ рекуперации для достижения более высокой концентрации, выхода и производительности бутанола.

Результат: Комбинация системной метаболической инженерии и оптимизации биопроцесса позволила создать процесс, способный производить более 585 г бутанола из 1,8 кг глюкозы. Это делает производство этого важного промышленного растворителя и передового биотоплива экономически конкурентоспособным.