Использование оптогенетики для программирования дрожжей на повышенное производство изобутанола

Исследователи из Принстонского университета разработали метод, заставляющий дрожжи производить больше изобутанола — потенциального биотоплива. Работа опубликована в журнале Nature.

Поиск альтернатив нефти стимулирует создание новых источников биотоплива. В новой работе учёные генетически модифицировали дрожжи для увеличения выработки изобутанола в отсутствие света.

Идеальным был бы непрерывный процесс производства, но это невозможно, поскольку изобутанол токсичен для дрожжей и убивает их при накоплении. Поэтому дрожжам необходима фаза роста для накопления предшественников, поддерживающих их жизнеспособность.

Ранее удавалось переключать дрожжи между фазами производства и роста, но методы были неоднородны и давали низкие выходы изобутанола. В новом исследовании для более эффективного переключения фаз применили оптогенетику.

Суть метода:

• В дрожжи внедрили светочувствительный транскрипционный фактор, полученный из морского животного.
• Модифицировали другой ген, чтобы он мог блокировать транскрипционные факторы.
• В результате получили дрожжи, которыми можно управлять светом: при свете они производят этанол как обычно, а в темноте — изобутанол.

Результаты:

• Модифицированные дрожжи способны производить 8.5 г изобутанола на литр глюкозного раствора.
• Это в пять раз больше, чем удавалось получить другими методами.
• Однако этого количества всё ещё недостаточно для коммерчески viable применения.

Планы на будущее:

• Дальнейшая оптимизация процесса для повышения выхода.
• Рассматривается добавление биосенсоров для автоматического включения/выключения света, что может повысить эффективность и упростить процесс.