Американские биологи показали, как можно использовать бактерии Escherichia coli (кишечную палочку) для выработки н-бутанола.

Н-бутанол рассматривается в качестве одного из возможных заменителей дизельного топлива и бензина, а его лучшими биологическими производителями считаются грамположительные бактерии рода Clostridium. Модифицирование генетического кода Clostridium позволяет ещё больше увеличить выход бутанола, и именно такие опыты привлекают внимание специалистов.

Однако некоторые исследователи пытались приспособить ферменты, которыми пользуются разные виды Clostridium, для получения топлива силами других бактерий, хорошо подходящих для выращивания в производственных масштабах. Основную роль в переработке в н-бутанол ацетил-кофермента А, продукта метаболизма глюкозы, играют пять ферментов, но при их «пересадке» сторонним бактериям объёмы выработки сильно снижались. Проблемой стало обратное действие энзимов, превращавших н-бутанол в исходные вещества-предшественники.

Рис. 1. Бактерии Clostridium на нержавеющей стали (иллюстрация Science Photo Library).

Авторы попытались решить вопрос, заменив два из пяти ферментов Clostridium энзимами, взятыми у других бактерий.

«Это позволило снизить скорость обратной реакции, — поясняет руководитель исследования Мишель Чан (Michelle Chang). — Если она протекает достаточно медленно, процесс трансформации становится фактически необратимым, и мы увеличиваем выход готового продукта».

Таким образом, подготовленные биологами E. coli получили гены от трёх разных организмов: Clostridium acetobutylicum, Treponema denticola и Ralstonia eutrophus. Такие кишечные палочки показали достойные объёмы выработки н-бутанола — (4 650 ± 720) мг/л, что примерно соответствует уровню обычных Clostridium. Лучшие генетически изменённые представители Clostridium имеют в три раза более высокие показатели эффективности.

По мнению г-жи Чан, достигнутые значения вполне можно увеличить в несколько раз, и тогда E. coli будут готовы к использованию в промышленности. В настоящее время учёные также пытаются адаптировать найденный путь синтеза н-бутанола к организму дрожжей.