Генетически модифицированные бактерии кишечной палочки могут стать основой нового, дешевого и эффективного органического синтеза.
Биофабрики: Синтез в жизни

Бактерии кишечной палочки (Escherichia coli) — самые обычные обитатели нашего кишечника. Впрочем, при определенных условиях они могут становиться патогенными и вызывать вполне серьезные заболевания. А при некотором вмешательстве генных инженеров кишечные палочки могут становиться миниатюрными заводами по производству пластика.

На днях ученые из американской компании Genomatica сообщили об успешных экспериментах по модификации этих бактерии для синтеза бутандиола — гликоля (двухосновного спирта), имеющего важнейшее значение для промышленности. Даже трудно перечислить все области химического производства, в которых используется это вещество — от получения эластичных тканей до бамперов автомобилей. Ежегодные объемы его производства достигают 1,4 млн тонн. Так что биологический синтез его в бактериях можно назвать серьезным шагом в переходе к более эффективной и экологически безопасной промышленности будущего.

«Мы создали организм таким образом, что он вынужден выделять нужное нам вещество, чтобы расти, — радуется глава компании Кристоф Шиллинг (Christophe Schilling), начавший работу над модификацией этой бактерии еще в 2000 г. — Жизненные интересы микроба совпадают с нашими: чем больше он продуцирует бутандиола, тем быстрее он растет».

Удобно еще и то, что кишечная палочка является, пожалуй, наиболее изученной и легко культивируемой бактерией. Ее легко растить в промышленных ферментерах — почти таких же, в которых проводится брожение для получения спирта или пива. В геном модифицированных бактерий включены и средства, позволяющие им успешно противостоять большим концентрациям бутандиола, которые накапливаются в питательной среде и для обычных палочек являются токсичными. «Мы просто растим бактерии в воде, с большими количествами сахара, а затем выделяем полученный продукт», — говорит Шиллинг.

Существующие пока что технологии промышленного производства бутандиола не слишком эффективны и требуют больших затрат энергии. А сегодняшнее подорожание природных углеводородов — нефти и газа — конечно, не делает конечный продукт дешевле. Только за последнее время средняя цена фунта бутандиола поднялась с 1 до 1,22 доллара. И, конечно, именно стоимость производства в конечном итоге решит, будет ли «бактериальный» способ его синтеза широко применяться в промышленности.

Пока что авторы метода затрудняются назвать точные цифры, поскольку его еще лишь предстоит адаптировать для массового синтеза. Впрочем, предварительные подсчеты показывают, что он потребует энергии примерно на 30% меньше, чем традиционные способы. Ведь, в отличие от искусственных технологий, бактерии ведут синтез при нормальных температуре и давлении. А генные инженеры из Genomatica смотрят дальше — и намерены создать модифицированные бактерии для синтеза целого ряда других промышленно важных веществ.

Вообще, бедная кишечная палочка постоянно служит ученым объектом для самых изощренных генетических манипуляций. Мы уже рассказывали, как в нее встроили целый механизм, позволяющий питаться солнечным светом («Смена диеты»), как внедрили гены, ответственные за синтез паутины у пауков и раковин у некоторых водорослей («Стеклянная паутина») и даже собрали из них несложный «биокомпьютер» («Палочки и блинчики»).

По информации Scientific American