Магия бактерий

Ученые из бразильского Национального центра исследований в области энергетики и материалов (CNPEM) совершили важное открытие, обнаружив уникальный биокатализатор CelOCE (фермент окислительного расщепления целлюлозы). Этот фермент получен из почвенных бактерий, найденных в жоме сахарного тростника. Он способен превращать органические отходы в биотопливо. CelOCE значительно ускоряет процесс расщепления целлюлозы, повышая выход глюкозы на 21 %. Результаты этого исследования опубликованы в авторитетном журнале Nature, сообщает MercoPress.

CelOCE состоит всего из 115 аминокислот, что делает его структуру компактной и легко модифицируемой. А это открывает широкие возможности для оптимизации фермента и может привести к настоящей революции в области исследования биоферментов и производственных процессов, основанных на получении биомассы. Фермент уже запатентован, и его внедрение в промышленность ожидается в ближайшее время – от одного до четырёх лет.

Уникальные свойства фермента CelOCE могут найти практическое применение не только в производстве биотоплива, но и в переработке отходов в таких отраслях, как нефтехимическая и пластмассовая промышленность.

Открытие фермента стало закономерным результатом масштабной программы генетического картирования (способ точно определить, в какой хромосоме содержится тот или иной ген, и точно определить, где этот ген находится в данной конкретной хромосоме – прим. ред.) микробного биоразнообразия Бразилии, реализуемой центром CNPEM совместно с национальными и международными партнерами. Ранее подобные исследования уже позволили выделить уникальные соединения из бактерий, найденных в заповеднике Амазонки; теперь они могут найти применение в медицине. Работа проводилась в тесном сотрудничестве с ведущими научными учреждениями, среди которых Французский национальный исследовательский институт сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды (INRAE, Университет Экс-Марсель) и Датский технический университет (DTU).

Метод идентификации CelOCE универсален. Он может быть адаптирован и для других, отличных от первоначальных, условий. Благодаря этому возможно синтезировать новые соединения, которые можно использовать для переработки отходов нефтехимической промышленности и производстве пластмасс. По сути, речь идет о «наблюдении» за бактериями и воссоздании их естественных механизмов в лабораторных условиях.

«Гибкость» биокатализатора CelOCE — одна из ключевых причин, по которой команда CNPEM считает открытие этого фермента настоящим прорывом. Его использование может кардинально изменить производственные цепочки, основанные на переработке биомассы. Технология пригодна не только для производства биотоплива, но и для создания нефтехимических побочных продуктов, включая пластмассы, органические кислоты и другие материалы. Промышленные испытания подтвердили, что при совместном использовании с существующими ферментами CelOCE повышает выход глюкозы из растительных отходов на 21 %

«Наше исследование было направлено на изучение так называемой метагеномной темной материи — генов неизвестной функции, принадлежащих микроорганизмам, которые пока не культивируются в лабораторных условиях и остаются неописанными. Более 90 % микробного разнообразия до сих пор остается неизученным, и именно в исследованиях этой "темной материи" может скрываться информация, способная изменить наше понимание ключевых природных процессов, таких как разложение целлюлозы. Именно это и стало одним из главных результатов нашей работы», — подчеркнул он.