Ученые все ближе подходят к экономически эффективному получению различных полезных веществ из растительных отходов. А сам метод все больше становится похож на конструктор. Исследователь Жан-Поль Мейнен использовал сразу несколько методов для получения бактерий, которые могут превращать сахара, содержащиеся в сельскохозяйственном «мусоре» в широко применяющийся в промышленности консервант.

Технически возможность получения нужных в промышленности веществ из растительных отходов существует уже давно. Для этого применяются бактерии, которые, поедая отходы, производят нужные нам вещества (особенно популярна сейчас тема биопластиков). Но есть проблема: низкий коэффициент переработки бактериями сложных сахаров, содержащихся в стволах и листьях растений.

Мейнену удалось сначала генетически «собрать» бактерии с нужным набором ферментов, а затем, используя селекцию, «выдрессировать» их для более эффективной переработки отходов.

Благодаря химической предобработке биоотходов сложные сахара в них расщепляются на более простые, три основных из них – глюкоза, ксилоза и арабиноза. Мейнен работал с видом бактерий Pseudomonas putida S12, которые могли переваривать лишь легко усваиваемою глюкозу.

Для того чтобы научить их перерабатывать и ксилозу, он добавил в геном бактерий этого вида гены от других видов бактерий (популярной E. сoli и Caulobacter crescentus), которые кодируют белки-ферменты, способные превращать ксилозу в съедобную для бактерии форму. Сначала метод сработал не очень эффективно: переваривалось лишь 20% ксилозы. Но ученый не стал отчаиваться и применил другой метод: искусственную эволюцию. Бактерии, которым удавалось переварить чуть больше ксилозы, отбирались, а остальные исключались из колонии. Этот метод, применявшийся еще нашими далекими предками для выведения ценных сортов растений и пород животных, сработал и на этот раз.

Через три месяца бактерии могли быстро переваривать всю доступную ксилозу. И, что было довольно удивительно, эти тренированные бактерии смогли также переваривать арабинозу, таким образом овладев всеми тремя наиболее важными видами сахаров в биоотходах", – говорит Мейнен.

Последним шагом стала модификация этих приученных к нужному рациону бактерий таким образом, чтобы они производили что-то полезное. Им был внедрен ген, кодирующий белок, который отвечает за синтезирование парагидроксибензойной кислоты (pHB) – химического вещества из класса парабенов, – которая широко применяется как консервант в косметике и фармацевтике (ее можно встретить почти в каждому шампуне). Окончательная проверка показала, что бактерии эффективно переваривали стебли растений, давая на выходе более ценную pHB.

По материалам: