Крупный прорыв в «синтетической биохимии» открывает перспективы для промышленных продуктов и биотоплива

Биохимики из UCLA разработали новый подход для производства полезных химических соединений, который может привести к созданию биотоплива и новых фармацевтических препаратов.

Проблема клеточного подхода

Традиционная синтетическая биология стремится перепрограммировать клетки для преобразования сахара в целевые продукты. Однако, как отмечает профессор Джеймс Боуи, клетки сопротивляются: «Они используют сахар для других целей — построения клеточных стенок, белков и молекул РНК. Клетка борется с нами на каждом шагу».

Решение: отказ от клеток

В качестве альтернативы команда Боуи разработала подход «синтетической биохимии», исключающий использование живых клеток. Учёные очищают более двух десятков ферментов, комбинируют их в определённых пропорциях в колбе и добавляют глюкозу. Эти ферменты и пути, созданные в лаборатории, не обязательно существуют в природе. «Когда нам не нужно заботиться о жизнедеятельности клеток, легче перестраивать процессы так, как мы хотим», — поясняет Боуи. Если ферменты недостаточно эффективны, их перепроектируют.

Результаты и перспективы

Исследование, опубликованное в Nature Chemical Biology, показывает, что такие бесклеточные ферментные системы могут быть полезны для производства биотоплива и товарных химикатов. Уже достигнут выход продукта около 90% при производстве биоразлагаемого пластика.

Для сравнения: выход этанола при дрожжевом брожении составляет около 70%, что является результатом тысячелетней оптимизации процесса.

Текущие задачи и развитие

Одна из ключевых задач — регулирование производства высокоэнергетических молекул, необходимых для реакций. Ранее, в 2013 году, команда сообщила в Nature Communications о создании системы регулирования, названной «молекулярным предохранительным клапаном».

Учёные работают над повышением надёжности системы для масштабирования до промышленного уровня. Начата работа по созданию компании Invizyne Technologies, Inc., научным консультантом которой является Джеймс Боуи.