Американские исследователи из Ок-Риджской национальной лаборатории, компании LanzaTech Inc., Северо-Западного университета и Университета Теннесси разработали штамм бактерий, которые способны синтезировать ацетон и изопропанол. При этом они поглощают углекислый газ из атмосферы. Статья опубликована в журнале Nature Biotechnology.
Ацетон и изопропанол — важные для промышленности химические вещества. Их используют в качестве растворителей, применяют для производства ракетного топлива, ПАВ, пластиков. Сейчас эти соединения получают из нефти, и побочным продуктом такого процесса становятся углекислый газ и другие парниковые газы.
Американские ученые разработали микробиологический способ получения ацетона и изопропанола из углекислого газа. Для этого использовался междисциплинарный подход, который позволил оптимизировать штамм бактерии Clostridium autoethanogenum. Сначала авторы изучили геномы различных промышленных штаммов микроорганизмов, чтобы отыскать гены ферментов, которые отвечают за синтез ацетона и изопропанола. Затем они проверили разные комбинации этих ферментов, чтобы выявить наиболее эффективные. С помощью компьютерного моделирования, бесклеточных экспериментов и протеомного анализа исследователи оптимизировали метаболические пути бактерии, определили в них сдерживающие факторы и конкурирующие реакции. В результате процесс бактериального получения ацетона и изопропанола стало возможным проводить при высокой скорости и в стабильных условиях. Благодаря этому культура бактерий смогла производить до 120 л ацетона или изопропанола из газообразных отходов.
Проанализировав жизненный цикл процесса, ученые отметили, что биотехнологический подход к получению ацетона и изопропанола позволяет сократить выбросы парниковых газов на 165%. Это процесс с отрицательным показателем высвобождения углерода — бактерии поглощают углерода больше, чем синтезируют.
Результаты работы показали, что ацетогенные бактерии могут быть успешно использованы для получения химических веществ, причем процесс характеризуется высокой селективностью и хорошим выходом. Этот биотехнологический подход закладывает фундамент для получения и других соединений с помощью клеток. Это поможет сократить выбросы парниковых газов и другое негативное влияние промышленности на окружающую среду.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
