Группа японских ученых предложила эффективный способ получения D-молочной кислоты — важного продукта химической промышленности — из метанола микробиологическим синтезом с использованием дрожжей. Такой подход может способствовать более устойчивому химическому производству за счет снижения использования нефти в качестве источника углерода. Результаты исследования опубликованы в журнале Biotechnology for Biofuels and Bioproducts.
При микробиологическом синтезе превращение одних веществ в другие происходит в ходе биохимических реакций: сложные вещества образуются из более простых в результате функционирования ферментных систем микробной клетки. Микробиологический синтез позволяет получать различные химические продукты из доступного и недорогого сырья, снижая затраты и воздействие на окружающую среду.
Молочная кислота широко используется в пищевой промышленности, косметике, фармацевтике и производстве биопластика. Она существует в двух оптических формах: L-молочная кислота и D-молочная кислота — эти две формы являются зеркальными копиями друг друга, как левая и правая ладонь человека. По сравнению с L-формой, D-молочная кислота гораздо менее доступна и намного дороже, поскольку большинство молочнокислых бактерий могут продуцировать только L-молочную кислоту, в то время как методы химического синтеза позволяют получить исключительно смесь обеих форм, что требует дальнейшего тщательного разделения для получения D-молочной кислоты.
Ученые из Столичного университета Осаки (Япония) решили найти более эффективный способ получения D-молочной кислоты, используя микробиологический синтез. Для этого они использовали дрожжи Komagataella phaffii, которые способны перерабатывать метанол — одноатомный спирт, который широко используется в химической промышленности — в органические кислоты, в том числе в D-молочную кислоту. Ученые поставили перед собой задачу найти оптимальную комбинацию генов и промоторов — соединений, который «активируют» гены, — фермента D-лактатдегидрогеназы, который отвечает за синтез D-молочной кислоты, для увеличения способности дрожжей вырабатывать эту кислоту.
После тестирования пяти различных генов и восьми промоторов исследователи определили идеальную комбинацию, которая увеличила выработку D-молочной кислоты в 1,5 раза по сравнению с другими методами с использованием метанола.
«Насколько нам известно, наши модифицированные дрожжи достигли самой высокой эффективности получения D-молочной кислоты с использованием метанола в качестве единственного источника углерода, — рассказывает Рёсукэ Ямада из Столичного университета Осаки. — Это исследование показывает, что, тщательно оптимизируя комбинации генов и промоторов, мы можем значительно повысить эффективность микробиологических процессов, предлагая жизнеспособную альтернативу традиционному химическому производству на основе нефти».
Эти результаты показывают, что модифицированные штаммы дрожжей могут быть адаптированы для получения широкого спектра полезных соединений для коммерческого использования. В условиях растущей глобальной озабоченности по поводу истощения запасов ископаемого топлива и воздействия на окружающую среду способность синтезировать химические вещества из возобновляемых источников углерода, таких как метанол, считается важнейшим достижением в области устойчивого развития.
Автор: Елизавета Логутенкова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
