Революционное исследование корейских ученых открывает новую эру в производстве пластика. Они модифицировали обычные бактерии E. coli (кишечную палочку), превратив их в миниатюрные биофабрики по производству биоразлагаемых полимеров. Эти материалы, по своим свойствам напоминающие традиционный пластик, производятся из сахара и не наносят вреда окружающей среде.
Природный механизм
В ходе исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Nature, ученые изучили природный механизм хранения энергии у бактерий в неблагоприятных условиях. Когда микроорганизмы сталкиваются с избытком углерода при недостатке питательных веществ для размножения, они синтезируют полимеры, соединяя небольшие молекулы. При улучшении условий бактерии разрушают эти полимеры, используя их компоненты.
Разнообразие полимеров
Уникальной особенностью этой системы является гибкость фермента PHA-синтеза, отвечающего за создание полимеров. Этот фермент способен взаимодействовать с различными молекулами, что позволяет бактериям включать в полимеры более 150 различных веществ.
Исследователи сосредоточились на модификации двух ключевых ферментов. Первый содержится в бактерии Clostridium и помогает связывать аминокислоты с коферментом А, а второй — из Pseudomonas — соединяет эти молекулы в полимер. Внеся четыре мутации во второй фермент, ученые расширили спектр молекул, с которыми он взаимодействует.
Фабрика по производству полимеров
Для практического применения модифицированные ферменты были внедрены в бактерию E. coli. Хотя один из них оказался слегка токсичным для микроорганизмов, ученые вывели устойчивый к ферменту штамм. Модифицированные микробы начали производить полимеры из аминокислот.
Для увеличения выхода полимера ученые добавили дополнительные гены для производства аминокислоты лизина, что повысило количество полимера и содержание лизина в нем. Чтобы снизить содержание молочной кислоты — побочного продукта метаболизма глюкозы — в полимере, исследователи отключили соответствующий ген.
Как сообщается, система позволяет создавать полимеры с различным составом и свойствами. Можно получить материал, состоящий из двух разных аминокислот или включающий другие химические соединения. В настоящее время ученые довели выход полимера до 50% от массы бактерий. Главное преимущество разработанного метода — биоразлагаемость полученных материалов. Поскольку полимеры созданы с помощью ферментов, они могут быть разрушены природными процессами.
The post Ученые научились выращивать пластик appeared first on Русская семерка.