482.74
-0.81
570.65
+2.43
8.24
+0.06
+5
Погода в Ереване
Рус
Американские биологи создали "биотопливный конвейер" из кишечной палочки
09:32
29 Ноября 2011

Американские биотехнологи вывели несколько штаммов кишечной палочки, способных заменить практически весь конвейер производства биотоплива - эти микроорганизмы умеют расщеплять целлюлозу и другие исходные компоненты биомассы на части, превращать их в сахаристые соединения и использовать для сборки молекул органических веществ, пригодных для использования в качестве готового топлива, передает РИА Новости.

Джей Кислинг (Jay Keasling) из университета Калифорнии в Беркли (США) и его коллеги описали особенности бактерии - "биореактора" и обрисовали перспективы ее применения в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Практически все технологии производства биотоплива делятся на два этапа - расщепление ксилана и целлюлозы при помощи бактериальных или искусственных ферментов и превращение промежуточного продукта в готовое топливо. Невысокая эффективность бактерий-расщепителей целлюлозы и высокая цена на искусственные катализаторы отпугивает потенциальных инвесторов.

Группа ученых под руководством Кислинга смогла объединить оба этих этапа в наборе совместимых друг с другом штаммов кишечной палочки (Escherichia coli), вставив в их геном наборы генов, отвечающих за расщепление целлюлозы и выделение биотоплива.

На первом этапе своей работы авторы статьи сравнили большое количество генов бактерий, пригодных для расщепления биомассы. Они отобрали 10 наиболее эффективных ферментов и вставили соответствующие им гены в ДНК кишечной палочки.

Два из них - фермент-расщепитель ксилана Xyl10 и разрушитель целлюлозы Cel - оказались "рабочими". Бактерии с этими генами успешно расщепляли до 5% целлюлозы и 11% ксилана на небольшие фрагменты-олигомеры. Ученые "настроили" эти гены таким образом, что расщепляющие молекулы выделялись за пределы оболочки бактерии. Это решило одну из главных проблем кишечной палочки - небольшое количество ферментов, которые она выделяет в питательную среду.

Затем биологи провели аналогичные эксперименты с двумя наборами генов, выделенных из ДНК бактерий, способных расщеплять "обрывки" молекул целлюлозы и ксилана. Эти фрагменты были подключены к двум предыдущим таким образом, что они включались лишь в том случае, если в питательном растворе присутствовало достаточное количество олигомеров ксилана и целлюлозы.

Такая архитектура "живого конвейера" позволила ученым добиться невиданных темпов роста - скорость размножения бактерий с "ксилановыми" и "целлюлозными" генами была ограничена лишь концентрацией сахаристых веществ в среде их обитания.

Убедившись в эффективности своих "подопечных" в лабораторных условиях, ученые попытались использовать их на практике. Кислинг и его коллеги подготовили биомассу из листьев и стеблей гигантского проса (Panicum virgatum) - дикого растения из североамериканских прерий. Ученые обработали биомассу при помощи растворителя целлюлозы - ионной жидкости - и добавили полученный раствор в пробирки с бактериями.

В целом, бактерии из той и другой группы успешно заселили новую среду и развивались нормальными темпами, что подтвердило жизнеспособность "конвейерных" штаммов кишечной палочки. Это справедливо и для смешанных колоний из "ксилановых" и "целлюлозных" бактерий - они не мешают друг другу, и их жизнедеятельность не пересекается с химической точки зрения.

После этого эксперимента оставался последний шаг - производство биотоплива. Ученые присоединили к геномам своих кишечных палочек несколько "линий", отвечающих за сборку биоаналогов бензина, дизельного топлива и авиационного керосина.

Как и ожидали ученые, новые штаммы кишечной палочки производили те виды биотоплива, которые были "запрограммированы" Кислингом и его коллегами. Как отмечают биологи, промышленное применение этих штаммов потребует значительного улучшения эффективности ферментов, расщепляющих целлюлозу и ксилан.-0-

Loading...
Материалы по теме
Другие материалы раздела
09:26
15 Декабря 2017
Исследователи выяснили неожиданную пользу горячего чая
Ежедневное употребление именно горячего чая оказалось связанным с меньшим риском появления этого заболевания
21:16
14 Декабря 2017
Ученые обнаружили неожиданную причину пьянства
Ученые провели исследование на основе имеющихся исторических и архивных данных
16:46
14 Декабря 2017
"Ростелеком" в Армении начал сотрудничество с Facebook
"Ростелеком" запустил новые технологические решения для армянских пользователей, повышая доступность и скорость сети для  наиболее часто используемых ресурсов
10:27
14 Декабря 2017
Гарвардские ученые назвали пять заболеваний, от которых защищает кофе
Год от года кофе собирает все больше "адептов", в настоящее время люди выпивают от 400 миллиардов чашек ежегодно
10:20
13 Декабря 2017
Исследователи раскрыли условие долгой жизни
По мнению специалистов, выявленные особенности являются одним из факторов долгой жизни
09:43
13 Декабря 2017
Пролетевший мимо Земли межзвездный объект может быть кораблем пришельцев - ученые
Проверить гипотезу специалисты планируют при помощи радиотелескопа Грин-Бэнк в Западной Вирджинии
21:14
12 Декабря 2017
Ученые обнаружили продукт, провоцирующий развитие болезни Альцгеймера
Болезнь Альцгеймера, как известно, является нейродегенеративным заболеванием и поражает определённые области мозга. Тем не менее факторы риска определяются не только тем, какой организм подарила человеку природа
20:28
12 Декабря 2017
Специалисты обнаружили новую опасность микроволновок
Физики из Сан-Франциско заинтересовались этим явлением из-за иска, поданного посетителем ресторана
09:56
11 Декабря 2017
Ученые обнаружили неожиданную опасность недосыпания
Ученые Йельского университета выяснили, что к чему может привести недосыпание
10:15
08 Декабря 2017
Ученые нашли предел возможностей человеческого организма
Французские ученые определили предельные возможности человеческого организма
21:29
07 Декабря 2017
Ученые обнаружили неожиданные последствия частого приема болеутоляющих
Ученые Ньюкаслского университета в Великобритании выяснили, к чему может привести частый прием болеутоляющих средств
21:23
05 Декабря 2017
Ученые обнаружили признак скорой смерти
Специалисты проанализировали электронные медицинские записи 46 тысяч британцев, которые умерли в возрасте 60 лет и старше