Ученые из Университета Риса (Rice University) предлагают использовать генетически модифицированную бактерию Escherichia coli в качестве источника сукцината (янтарной кислоты).
«Министерство Энергетики США наметило биосинтез сукцината как одну из первоочередных задач» говорит Джордж Беннет (George Bennett) из Университета Риса. Беннет также поясняет, почему ученые решили остановиться именно на биосинтезе этого соединения: «Мы выбрали янтарную кислоту по нескольким причинам. Во-первых, сукцинат имеет широкую сферу применения: он является ключевым компонентом многих пластмасс, нетоксичных растворителей, а также лекарств и пищевых добавок. Во-вторых, для некоторых бактерий выделение сукцината в качестве промежуточного метаболита является естественным процессом, и, следовательно, мы уже имеем стартовую площадку для широкомасштабного производства».
Разработка нового штамма-продуцента сукцината осуществлялась группой исследователей во главе с Беннетом, при участии биотехнолога Ка-Йю Сана (Ka-Yiu San) в течение 4 лет. Основной задачей в этот период было максимально увеличить скорость и количество синтезируемого бактериями сукцината. Сконструированный штамм E.coli, известный под кодовым названием SBS550MG содержит более полудюжины генетических модификаций и может синтезировать сукцинат двумя независимыми способами.
Первый способ основан на природной способности E.coli к превращению глюкозы с образованием сукцината в качестве промежуточного метаболита. Авторы исследования лишь несколько модифицировали этот путь, удалив из генома E.coli четыре гена, белковые продукты которых ограничивают пути синтеза сукцината. Второй путь, напротив, связан с внедрением в геном E.coli генов бактерии Lactococcus и хлебного злака сорго.
Фактически, Беннет и Сан объединили в своем штамме те метаболические пути, которые уже давно были хорошо отлажены в природе. «Наши лабораторные эксперименты сопровождались почти полным преобразованием глюкозы и максимальным «выходом» сукцината», сообщает Сан. По мнению авторов исследования, реализация плана оказалась даже легче, чем они предполагали, так как бактерии сами произвели окончательную «настройку» двух независимых путей синтеза сукцината.
Технология, разработанная Беннетом и Саном, уже сделала первый шаг от лабораторных опытов к внедрению в производство. Компании АgRenew Inc., расположенная в Канзасе, уже начала проверять возможность использования выращенной у себя продукции, в качестве сырья для бактерий-продуцентов. Тем не менее, исследователи не собираются останавливаться на достигнутом, и планируют продолжить работу по усовершенствованию штамма-продуцента для еще большего увеличения синтеза сукцината рекомбинантными бактериями и снижения количества образующихся побочных продуктов.
