Химики из Калифорнийского университета в Беркли перепрограммировали бактерии на производство бутилового спирта. Бактерия, созданная учеными, производит биотопливо в 10 раз быстрее конкурирующих микроорганизмов, что может обеспечить доступный источник горючего для автотранспорта.

Различные виды грамположительных бактерий рода Clostridium производят химическое вещество под названием н-бутанол (обычный бутанол), который может стать заменой дизельному топливу и бензину. Большинство исследователей, в том числе несколько компаний по производству биотоплива, пытаются генетически изменить Clostridium, чтобы повысить количество выделяемого н-бутанола, а ряд исследователей пытается выделить ферменты этих бактерий и поместить их в другие микроорганизмы, например дрожжи. Кишечная палочка и дрожжи - одни из основных обитателей кишечника человека и их довольно просто выращивать в промышленном масштабе.

Все эти эксперименты имели определенный успех и дали жизнь перспективным генетически измененным бактериям, но выход н-бутанола из удобных для промышленности микроорганизмов до сих пор ограничивается чуть более одного грамма на литр, что значительно ниже показателя, необходимого для рентабельного производства.

Процесс, в результате которого глюкоза превращается в н-бутанол. На фоне нарисован силуэт бактерии кишечной палочки.

Доцент Мишель Чанг (Michelle C. Y. Chang) из Калифорнийского университета в Беркли посвятила общественность в детали своей работы накануне ее опубликования в издании Nature Chemical Biology.

Мишель Чанг и ее коллеги взяли ферменты кишечной палочки (E. coli) и заменили два из пяти ферментов "двойниками" из других организмов. Это позволило решить проблему обратного превращения н-бутанола в его химические прекурсоры теми же ферментами, что его произвели.

Новая генетически измененная кишечная палочка производит почти пять граммов н-бутанола на литр, примерно столько же, как и натуральная бактерия Clostridium. Правда, это всего треть от производительности лучших экземпляров генетически измененной Clostridium, но примерно в 10 раз лучше, чем нынешние пригодные к промышленному использованию микроорганизмы.

Мишель Чанг считает, что с такими показателями уже можно приступать к проектированию промышленных процессов по производству "бактериального" топлива.

Одним из преимуществ горючего, получаемого благодаря бактериям, является его экологичность. Микробы могут включить почти каждый "съеденный" атом углерода в извлекаемое топливо и тем самым сократить загрязнение атмосферы парниковыми газами.

Мишель Чанг надеется, что путем повышения активности ферментов в некоторых "узких" местах синтеза н-бутанола удастся увеличить выработку топлива в 2-3 раза. Это сделает масштабирование производственного процесса еще более привлекательным с коммерческой точки зрения. Также она работает над адаптацией нового процесса синтеза к дрожжам – "рабочей лошадке" промышленного производства многих химических веществ и фармацевтических препаратов.