Исследователи из Осакского столичного университета совершили значительный прорыв в области биотехнологии, разработав генетически модифицированные дрожжи, способные эффективно преобразовывать метанол в D-молочную кислоту. Команда ученых обнаружила идеальный генетический «рецепт», который позволил превратить дрожжи в настоящую биофабрику по производству ценного химического соединения. Модифицированный организм достиг самого высокого из когда-либо зарегистрированных показателей выхода продукта при использовании метанола в качестве единственного источника углерода.
D-молочная кислота представляет собой важное химическое соединение, широко применяемое в производстве биоразлагаемых пластиков, фармацевтических препаратов, пищевых продуктов и косметики. Несмотря на высокий спрос, D-молочная кислота значительно менее доступна и дороже своего изомера — L-молочной кислоты. Это объясняется тем, что большинство молочнокислых бактерий, традиционно используемых для производства молочной кислоты, способны синтезировать только L-форму. Химические методы синтеза также не решают проблему, поскольку дают лишь смесь обеих форм кислоты.
Исследование, опубликованное в журнале "Biotechnology for Biofuels and Bioproducts", возглавил Рёсуке Ямада, доцент Высшей инженерной школы Осакского столичного университета. Для своих экспериментов ученые выбрали дрожжи вида Komagataella phaffii, известные своей способностью метаболизировать метанол.
В ходе исследования команда протестировала пять различных генов D-лактатдегидрогеназы (D-LDH) — ключевого фермента, отвечающего за производство D-молочной кислоты. Кроме того, было испытано восемь различных промоторов — генетических элементов, контролирующих экспрессию генов. Результаты показали, что оптимальная комбинация гена и промотора позволила увеличить производство D-молочной кислоты в 1,5 раза по сравнению с другими методами, основанными на использовании метанола.
«Наша цель заключалась в создании устойчивого биопроцесса, который мог бы заменить традиционные химические методы производства D-молочной кислоты», — отметил профессор Ямада. «Использование метанола в качестве источника углерода особенно перспективно, поскольку он может быть получен из возобновляемых ресурсов».
Значимость этого исследования выходит далеко за рамки лаборатории. Разработанная технология снижает зависимость от процессов, основанных на нефтепродуктах, и вносит существенный вклад в более устойчивое химическое производство. Вместо ископаемого топлива процесс использует возобновляемые источники углерода (метанол), что соответствует современным требованиям к экологичности промышленных процессов.
Данное исследование также демонстрирует, что генетически модифицированные штаммы дрожжей могут быть адаптированы для производства различных полезных соединений для коммерческого использования. Это открывает новые перспективы для биотехнологической отрасли, предлагая экологически чистые альтернативы традиционным химическим методам производства.
Успех исследователей из Осаки подчеркивает растущий потенциал синтетической биологии в решении глобальных проблем устойчивого развития и создании экономики замкнутого цикла, где отходы одного процесса становятся сырьем для другого.
Изображение носит иллюстративный характер
D-молочная кислота представляет собой важное химическое соединение, широко применяемое в производстве биоразлагаемых пластиков, фармацевтических препаратов, пищевых продуктов и косметики. Несмотря на высокий спрос, D-молочная кислота значительно менее доступна и дороже своего изомера — L-молочной кислоты. Это объясняется тем, что большинство молочнокислых бактерий, традиционно используемых для производства молочной кислоты, способны синтезировать только L-форму. Химические методы синтеза также не решают проблему, поскольку дают лишь смесь обеих форм кислоты.
Исследование, опубликованное в журнале "Biotechnology for Biofuels and Bioproducts", возглавил Рёсуке Ямада, доцент Высшей инженерной школы Осакского столичного университета. Для своих экспериментов ученые выбрали дрожжи вида Komagataella phaffii, известные своей способностью метаболизировать метанол.
В ходе исследования команда протестировала пять различных генов D-лактатдегидрогеназы (D-LDH) — ключевого фермента, отвечающего за производство D-молочной кислоты. Кроме того, было испытано восемь различных промоторов — генетических элементов, контролирующих экспрессию генов. Результаты показали, что оптимальная комбинация гена и промотора позволила увеличить производство D-молочной кислоты в 1,5 раза по сравнению с другими методами, основанными на использовании метанола.
«Наша цель заключалась в создании устойчивого биопроцесса, который мог бы заменить традиционные химические методы производства D-молочной кислоты», — отметил профессор Ямада. «Использование метанола в качестве источника углерода особенно перспективно, поскольку он может быть получен из возобновляемых ресурсов».
Значимость этого исследования выходит далеко за рамки лаборатории. Разработанная технология снижает зависимость от процессов, основанных на нефтепродуктах, и вносит существенный вклад в более устойчивое химическое производство. Вместо ископаемого топлива процесс использует возобновляемые источники углерода (метанол), что соответствует современным требованиям к экологичности промышленных процессов.
Данное исследование также демонстрирует, что генетически модифицированные штаммы дрожжей могут быть адаптированы для производства различных полезных соединений для коммерческого использования. Это открывает новые перспективы для биотехнологической отрасли, предлагая экологически чистые альтернативы традиционным химическим методам производства.
Успех исследователей из Осаки подчеркивает растущий потенциал синтетической биологии в решении глобальных проблем устойчивого развития и создании экономики замкнутого цикла, где отходы одного процесса становятся сырьем для другого.
