27.08.2021, 10:54
Ученые разработали комплекс процессы биосинтеза in vitro, в которых использовали клеточные экстракты из пивных дрожжей. В результате авторы смогли получить вещества, обычно синтезируемые путем обработки нефти.
В будущем нефти будет становиться все меньше, а потребность в ней для получения химических соединений не пропадет. Ученые смогли получить эти вещества без нефти — для этого они модифицировали обычные пивные дрожжи
Десятилетия метаболических исследований и разработки генетических инструментов делают дрожжи S. cerevisiae высоко контролируемым субстратом для биохимического производства. Помимо исторических применений в выпечке и пивоварении, эти дрожжи были разработаны для производства бесчисленных целевых молекул, используемых в промышленных и терапевтических целях.
Однако системы клеточного производства ведут внутреннюю борьбу между созданием большего количества клеток и производством продукта, полезного для людей. Исследователи смогли избавиться от этих ограничений роста и жизнеспособности — для этого ученые перенесли биологические механизмы во внеклеточные биохимические реакции, что позволило им оптимизировать процессы, которые нелегко настроить в живых клетках.
Ранее во внеклеточном биосинтезе с использованием сырых клеточных экстрактов в основном использовались немодифицированные штаммы E. coli. Исследователи расширили сферу применения этого метода, используя экстракты пивных дрожжей S. cerevisiae и включив методы клеточной метаболической инженерии для повышения биосинтетического потенциала биохимических реакций. Авторы показали, что метаболическая перестройка в клетках приводит к получению экстрактов с большей производительностью, чем если бы за основу брались неизменные экстракты.
При помощи нового биохимического процесса ученые смогли синтезировать три продукта — бутандиол, глицерин и итаконовую кислоту — в 10 раз быстрее, чем это было доступно ранее в «клеточных» методах. Такой прорыв указывает на гибкость и эффективность интеграции клеточной инженерии с внеклеточным биосинтезом. Сегодня химические продукты, полученные исследователями, синтезируются в ходе нефтехимических превращений. Дрожжи в будущем смогут заменить эти процессы, учитывая тот факт, что запасы нефти ограничены.
Статья опубликована в журнале Nature Communications.
