Учёные смогли «научить» бактерий превращать биологические отходы в сырьё для производства бытовых товаров
 Бактерии, которые учатся усваивать ксилозу. |
|
||||||||
В настоящее время отмечается высокий интерес к биопластмассам. Отметим, технологический прогресс в области производства биопластмасс создал базис, необходимый для проведения процессов превращения отходов растительного происхождения в сырьё, применяемое при производстве товаров быта. Однако используемые на практике методики, всё-таки, нельзя назвать очень эффективными: лишь малая часть используемого сырья на выходе превращается в необходимый продукт. Но, следует сказать, что Жан-Полю Мижнену удалось приблизиться к решению данной проблемы. Для этого учёный решил использовать бактерий, точнее модель питания, характерную для данных микроорганизмов. При таком подходе наиболее подходящими сырьевыми продуктами являются отходы пищевых производств. Такие отходы содержат лигноцеллюлозу – сложное вещество, состоящее из лигнина и целлюлозы, содержащееся в стеблях и листьях растений и придающее данным органам необходимую жёсткость. Гидролиз лигноцеллюлозы приводит к её распаду и появлению фрагментов, составляющих данное химическое соединение. Бактерии и другие микроорганизмы способны переработать образовавшиеся фрагменты таким образом, чтобы они могли стать основой для дальнейшего синтеза биопластика.
«К сожалению, производство пластмасс из био-отходов – это по-прежнему довольно дорогостоящий процесс, так как используемое сырье не может быть переработано полностью» - говорит Жан-Поль Мижнен (Уточним, в данном случае речь идёт о биологических отходах сельского хозяйства, и не рассматриваются отходы, имеющие отношение к домашним хозяйствам). Предварительная обработка этих биологических отходов приводит к образованию различных сахаров, таких как глюкоза, ксилоза и арабиноза. В своей работе Мижнен столкнулся со следующей проблемой: микроорганизмы, которых использовал учёный (Pseudomonas putida S12) могут преобразовывать только глюкозу, но не арабинозу и ксилозу. Для удешевления процесса переработки биологических отходов и увеличению массы конечного продукта переработки исследователю пришлось модифицировать Pseudomonas putida S12 так, чтобы данные бактерии могли усваивать ксилозу и арабинозу по тому же пути, что и другие бактерии.
По плану исследований препарат ксилозы должен был получиться ещё до того, как Pseudomonas putida S12 сможет метаболизировать два указанных выше сахара. Для того, чтобы «научить» Pseudomonas putida S12 усваивать ксилозу, учёный использовал два гена E. coli, которые несут в себе информацию о ферментах, преобразующих ксилозу таким образом, чтобы она могла быть усвоена Pseudomonas putida S12. В результате геномодификации появились штаммы бактерий Pseudomonas, которые были в состоянии усваивать ксилозу. Однако количество усваиваемой ксилозы не превышало 20%. Жан-Полю Мижнену удалось увеличить усваиваемость ксилозы геномодифицированными Pseudomonas putida S12 до 100%. Отметим, после доведения уровня усваиваемости ксилозы бактериями Pseudomonas до 100% выяснилось, что микроорганизмы, способные усваивать ксилозу на 100%, могут так же метаболизировать арабинозу. Данный факт стал приятным сюрпризом для Жан-Поля Мижнена.
Таким образом, учёный смог добиться повышения уровня усваиваемости сахаров. Отметим, учёный так же использовал гены Caulobacter crescentus. В конечном итоге, используя Pseudomonas putida S12, Жан-Поль Мижнен смог получить парагидроксибензоат (pHB, химическое соединение, применяемое в фармацевтической и косметической промышленности) из глюкозы, глицерола и ксилозы.
Также по теме:
- Микробиологический синтез
- Описан механизм, который помогает бактериям «чувствовать» понижение температуры окружающей среды
Источники: