Ученые разработали новый способ производства биоразлагаемого пластика, способного заменить привычный ПЭТ. Авторы создали бактерии Escherichia coli, способные из глюкозы синтезировать пиридиндикарбоновую кислоту (PDCA) в больших количествах и без вредных побочных продуктов. Результаты показывают, что в биореакторах можно получить до 10,6 граммов PDCA на литр за шесть дней, что значительно эффективнее ранее предложенных подходов. Работа открывает новые возможности для создания одновременно прочных и экологичных видов пластмасс. Результаты опубликованы в журнале Metabolic Engineering.
Биоразлагаемые пластики — это пластмассы, которые при разложении образуют безопасные вещества и не накапливаются, как обычный мусор. Стандартный пластик — полиэтилентерефталат (ПЭТ) — производится из нефти и разлагается более тысячи лет, выделяя при этом токсичные вещества. Уже существуют различные биоразлагаемые пластмассы, которые получают из растительных материалов, например из кукурузного крахмала или сахара. Они распадаются быстрее благодаря бактериям и природным процессам, что помогает уменьшить количество отходов и сохранить природу. Однако многие из них по долговечности и качеству уступают полиэтилентерефталату.
Ученые создали биоразлагаемый пластик, схожий по свойствам со стандартным ПЭТ. Для этого они создали бактерии Escherichia coli, которые способны превращать глюкозу в соединение под названием пиридиндикарбоновая кислота (PDCA). Это вещество подходит для создания новых видов пластика и может разлагаться естественным путем, в отличие от традиционного ПЭТ.
Исследователи внедрили в геном Escherichia coli ген, который кодирует фермент 4-амино-3-гидроксибензоат-2,3-диоксигеназу (AhdA). Этот фермент переводил промежуточное вещество 4-амино-3-гидроксибензоат (4A3HBA) в целевое соединение PDCA. Далее команда подобрала и оптимизировала варианты другого фермента — p-гидроксибензоат-гидроксилазы (PobA) и настроила совместную работу генов pobA и ahdA в бактериях. Благодаря этому бактерии сразу из p-аминобензойной кислоты (PABA) производили PDCA. Затем ученые встроили эти ферменты в более длинный метаболический путь, который позволяет производить PDCA прямо из глюкозы.
В лабораторных условиях за трое суток исследователям удалось получить концентрацию PDCA в 1,84 грамма на литр. В биореакторах за шесть суток концентрация достигла 10,6 грамма на литр — это более чем в семь раз превышает показатели предыдущих исследований.
«Мы продемонстрировали возможность использовать метаболические реакции в клетках бактерий для производства биоразлагаемого пластика без образования нежелательных побочных продуктов, что позволяет осуществлять чистый и эффективный синтез целевого соединения», — рассказывает автор исследования Танака Цутому из Университета Кобе.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
