Неожиданный заменитель нефти: открытие японских ученых

Японские ученые разработали штамм пекарских дрожжей, способный в сотни раз лучше выживать в агрессивной среде и эффективно производить ценное органическое соединение для фармацевтики и косметики. Это может приблизить создание экологичных биотехнологий, способных заменить нефтехимическое производство.

Работа опубликована в журнале Applied Microbiology and Biotechnology (AMB).

Исследование провела группа под руководством доцента Ресуке Ямады из Осакского муниципального университета. В центре внимания оказался 2,3-бутандиол — вещество, широко используемое в производстве лекарств, косметики и химических материалов. Его можно получать с помощью микроорганизмов, однако основной «биофабрике» — дрожжам Saccharomyces cerevisiae — мешает собственный продукт: при высоких концентрациях 2,3-бутандиол становится для них токсичным.

Из-за этого дрожжи перестают расти и резко снижают выработку вещества, что делает промышленное применение технологии экономически невыгодным.

Чтобы решить проблему, исследователи применили метод направленного мутагенеза — внесли изменения в геном дрожжей и отобрали наиболее устойчивые варианты. В ходе экспериментов были получены четыре модифицированных штамма, которые подвергали действию сразу нескольких стрессов: этанола, высокой температуры, кислой среды и повышенных концентраций 2,3-бутандиола.

В результате был выделен штамм YPH499/Co58, который показал поразительный результат: в условиях высокой концентрации 2,3-бутандиола он размножался в 122 раза активнее, чем исходные дрожжи.

Генетический анализ показал, что устойчивость связана с активацией целого набора клеточных механизмов. Клетки стали эффективнее справляться с токсической нагрузкой и поддерживать энергетический баланс.

По словам ученых, такая стратегия открывает путь к развитию устойчивых биотехнологий, которые могут снизить зависимость от ископаемого топлива и сделать производство химических соединений более экологичным. В перспективе модифицированные микроорганизмы смогут использоваться для «зеленого» синтеза топлива, лекарств и компонентов для промышленности.