Генетически модифицированные E. Coli способны переработать растительное сырье в биотопливо трех типов — на выбор.

Целлюлоза и гемицеллюлоза гидролизуются специфическими ферментами (показаны голубым). Полученные олигосахариды гидролизуются β-глюкозидазой (показана красным) до получения моносахаридов, которые бактерия перерабатывает по одному из трех метаболических путей: до получения пинена, бутанола или этиловых эфиров жирных кислот.

Исследователи из Joint BioEnergy Institute (JBEI), финансируемого Министерством энергетики США, «научили» кишечную палочку (Escherichia coli) не только перерабатывать прутьевидное просо в биотопливо, но и делать это без помощи ферментов.

Возможно, однажды биотопливо станет полноценной заменой бензину, дизельному и реактивному топливу, но на данный момент стоимость его получения все еще слишком высока.

Два основных этапа при производстве биотоплива — это деполимеризация (расщепление растительных полисахаридов — целлюлозы и гемицеллюлозы) и ферментация (брожение образовавшихся углеводов). Джей Кислинг (Jay Keasling), руководитель исследования, поясняет, что объединение этих этапов в один позволит избежать введения дорогостоящих ферментов и значительно снизить себестоимость топлива.

Извлечение целлюлозы и гемицеллюлозы из растительной биомассы отчасти осложняется тем, что они «замурованы» в массе твердого лигнина. Один из подходов, применяемых в JBEI для извлечения полисахаридов — предварительная обработка растительной биомассы ионной жидкостью. После этого растворенная биомасса становится пищей для генетически модифицированных микроорганизмов, которые не только расщепляют цепочки полисахаридов на более мелкие фрагменты — олигосахариды, но и перерабатывают полученные углеводы в топливо.

Обычно кишечная палочка отказывается употреблять в пищу прутьевидное просо (Panicum virgatum), но изменения в геноме заставили бактерий пересмотреть свои гастрономические предпочтения. Новые штаммы экспрессируют ферменты, позволяющие усваивать целлюлозу и гемицеллюлозу. В зависимости от метаболического пути (последовательности реакций обмена веществ) «на выходе» у различных штаммов бактерий может получаться «растительный» заменитель бензина, дизельного или ракетного топлива.

Соавтор исследования Георгий Бокинский акцентирует внимание на предварительной обработке материала с помощью ионной жидкости. Он утверждает, что оптимизация этого процесса позволит «скормить» генетически модифицированным бактериям практически любую растительную биомассу.

По сообщению Berkeley Lab News Center