Бактерии E. coli, созданные с помощью генной инженерии, производят биоразлагаемый пластик, превосходящий широко используемый ПЭТ

от

Альтернатива ПЭТ (полиэтилентерефталат) — PDCA (пиридиндicarboxylic acid) — биоразлагаема и обладает превосходными физическими свойствами, согласно недавнему исследованию. Команда биоинженеров из Университета Кобе создала бактерии E. coli, которые производят это соединение из глюкозы в беспрецедентных количествах и без побочных продуктов, открыв новые возможности для будущего биоинженерии. Результаты исследования [опубликованы](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1096717625001302) в журнале Metabolic Engineering.

Пластики долговечны, и именно поэтому они получили такое широкое распространение, но именно это и создаёт экологические проблемы. Кроме того, они в основном производятся из нефти, что делает их невозобновляемыми и зависимыми от геополитики. Исследовательские группы по всему миру работают над созданием биоразлагаемых альтернатив и альтернатив, полученных из биомассы, но часто возникают проблемы с выходом продукции, чистотой и, как следствие, стоимостью производства.

Биоинженер из Университета Кобе Танака Цутому говорит: «Большинство стратегий производства на основе биомассы сосредоточены на молекулах, состоящих из углерода, кислорода и водорода. Однако существуют многообещающие соединения для производства высокоэффективных пластиков, которые включают другие элементы, такие как азот, но эффективных стратегий биопроизводства нет. А чисто химические реакции неизбежно приводят к образованию нежелательных побочных продуктов».

PDCA — один из таких кандидатов. Он биоразлагаем, а материалы, в состав которых он входит, демонстрируют физические свойства, сопоставимые с ПЭТ или даже превосходящие их. ПЭТ широко используется в производстве контейнеров и текстиля.

Танака объясняет: «Наша группа подошла к решению задачи с новой стороны: мы стремились использовать клеточный метаболизм для усвоения азота и создания соединения с начала до конца».

Группа из Университета Кобе достигла производства PDCA в биореакторах в концентрациях, более чем в семь раз превышающих ранее зарегистрированные.

Танака поясняет: «Значение нашей работы заключается в демонстрации того, что метаболические реакции могут использоваться для включения азота без образования нежелательных побочных продуктов, что позволяет осуществлять чистый и эффективный синтез целевого соединения».

Однако на пути у группы возникли некоторые проблемы. Наиболее серьёзной из них стало обнаружение узкого места, когда один из введённых ими ферментов производил высокореактивное соединение — перекись водорода (H₂O₂). Затем это соединение атаковало фермент, который его производил, тем самым деактивируя его.

«Путем оптимизации условий культивирования, в частности, путём добавления соединения, которое может поглощать H₂O₂, мы смогли наконец преодолеть эту проблему, хотя это добавление может создать новые экономические и логистические проблемы для крупномасштабного производства», — говорит Танака.

Биоинженеры уже разработали планы по улучшению производства, причём каждая проблема указывает путь к её решению. В будущем Танака говорит: «Возможность получения достаточного количества вещества в биореакторах закладывает основу для следующих шагов на пути к практическому внедрению. В более общем плане наше достижение в области включения ферментов из азотного метаболизма расширяет спектр молекул, доступных для микробного синтеза, тем самым ещё больше повышая потенциал биопроизводства».

Предоставлено [Университетом Кобе](https://phys.org/partners/kobe-university/).

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте