Микробы перепрограммированы для производства масла в качестве возобновляемого биотоплива
Исследователи из Института Biodesign Университета штата Аризона, Синьяо Лю и профессор Рой Кертисс, с помощью генетических манипуляций заставили фотосинтезирующие микробы выделять масло, обойдя энергетические и стоимостные барьеры, сдерживающие производство экологичного биотоплива. Результаты опубликованы в онлайн-выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences.
Проблема и решение
Основные затраты в производстве любого биотоплива связаны со сбором предшественников топлива и их преобразованием. Высвобождая ценный груз за пределы клетки, учёные оптимизировали метаболическую инженерию бактерий для создания по-настоящему зелёного пути производства биотоплива.
Преимущества цианобактерий
Фотосинтезирующие микробы (цианобактерии) имеют преимущества перед растениями (кукуруза, просо):
- Более высокий выход энергии.
- Используют энергию солнца.
- Не требуют пахотных земель.
Генетическая оптимизация
Ранее группа модифицировала микробы для саморазрушения и высвобождения липидов. В новой работе жирные кислоты извлекаются без уничтожения клеток.
Механизм секреции
- Перепроизводство кислот: В цианобактерии ввели фермент тиоэстеразу, который отщепляет жирные кислоты от сложных белков-переносчиков. Кислоты накапливаются в клетке.
- Облегчение выхода: Путём генетического удаления или модификации двух ключевых слоёв клеточной оболочки (S-слоя и пептидогликана) учёные облегчили выход жирных кислот наружу. Их низкая растворимость в воде приводит к образованию белого осадка. Эта модификация дала 3-кратное увеличение выхода жирных кислот.
- Перенаправление ресурсов: Добавлены гены для сверхпродукции предшественников жирных кислот и удалены некоторые нежизненно важные клеточные пути. Это заставляет ресурсы микроба работать на выживание и производство липидов.
Перспективы
Исследователи уверены в возможности дальнейшего повышения продуктивности штаммов и оптимизации условий масштабирования. Работа открывает путь к практическому использованию этого перспективного источника чистой энергии.