Генетическая модификация микроорганизмов может оказаться полезной для разработки простых и дешевых методов получения полезных химических продуктов из биомассы растительного происхождения. 


Исследователи изменили особенности метаболизма бактерии Escherichia coli, придав ей способность производить биодизельное топливо и другие полезные вещества, как, например, жирные спирты, альдегиды и сложные эфиры. Используя в качестве исходного вещества глюкозу или гемицеллюлозу.


Генетически модифицированный микроорганизм может превратить гемицеллюлозу в биодизельное топливо. ( Рисунок из Nature 2010, 463, 559)

Джей Кислинг (Jay D. Keasling) из Университета Калифорнии и Стефан дель Кардайр (Stephen B. del Cardayre) из промышленной биотехнологической компании LS9, отмечают, что в настоящее время их исследовательские группы достигли такого уровня развития биологии, когда могут создать штамм Escherichia coli, способный к получению любого химического объекта, хотя в рамках данной работы более всего их интересовало биохимическое получение биодизельного топлива (метиловых и других эфиров высших карбоновых кислот).


Для достижения этой цели исследователи осуществили генетическую модификацию бактерии Escherichia coli, придав ей способности синтезировать получать эфиры высших карбоновых кислот, которые могут применяться в качестве альтернативного моторного топлива двигателей внутреннего сгорания.


Увеличить количество вырабатываемых бактерией жирных кислот и их производных удалось за счет введения в генетическую последовательность микроорганизма гена, ответственного за экспрессию фермента тиоэстеразы; этот фермент способствует разрыву связи между жирной кислотой и белком-переносчиком, с которым она обычно связана в естественных условиях. Экспрессия тиоэстеразы и подавление выработки других ферментов, отвечающих за дальнейшую переработку жирных кислот, исследователи добились того, что бактерии стали производить в три-четыре раза большее количество жирных кислот.


Для биотехнологического получения этилового эфира жирной кислоты который непосредственно может применяться в качестве биодизельного топлива, а может – и в качестве прекурсора других химических веществ, требуется одновременная экспрессия ферментов, способствующих выработке жирных кислот и ферментных систем, ответственных за выработку этанола, при этом оба участника реакции этерификации должны образовываться в значительных количествах, недостаток как спирта, так и кислоты может привести к понижению выхода сложного эфира.


Исследователи смогли перепрограммировать бактерии таким образом, что для получения обоих компонентов сложных эфиров Escherichia coli в качестве исходного сырья использовала лишь глюкозу. Введение гена, отвечающего за выработку ферментов, ответственных за деградацию гемицеллюлозы, основного структурного компонента клеточных стенок растений, исследователи показали, что можно производить биотопливо, используя в качестве сырья гемицеллюлозу.



Герхард Кноте (Gerhard H. Knothe), специалист по биотопливу отмечает, что доступность исходного сырья уже привлекательна, а возможность масштабирования нового биотехнологического процесса до объемов промышленного производства и его относительная дешевизна позволяет рассматривать новый биотехнологический метод получения сложных эфиров жирных кислот как перспективный подход к получению доступного биотоплива.

Источник