Цианобактерии способны преобразовывать углекислый газ в полезные биоматериалы. Ученые из Манчестерского университета оптимизировали метаболизм этих микроорганизмов для производства цитрамалата — ключевого компонента для создания экологически чистого пластика, например, оргстекла. Модифицировав цианобактерии, ученые увеличили выработку цитрамалата в 23 раза. Этот подход минимизирует отходы и углеродный след, а также открывает путь к устойчивому производству пластика, биотоплива и фармацевтических препаратов без использования ископаемого топлива.
Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, — это микроорганизмы, способные преобразовывать CO₂ в органическое вещество, используя солнечный свет. Они представляют собой экологически чистую альтернативу традиционным методам производства, поскольку способны синтезировать ценные вещества из углекислого газа, не требуя при этом таких сельскохозяйственных ресурсов, как сахар или кукуруза. Но низкая скорость роста и недостаточная эффективность ограничивают их промышленное использование.
Ученые решили оптимизировать то, как эти организмы преобразуют углерод в полезные продукты. Они генетически модифицировали цианобактерию Synechocystis sp. PCC 6803, чтобы облегчить преобразование углекислого газа в биоматериалы.
Исследователи нацелились на увеличение выработки цитрамалата. Этот компонент синтезируется в ходе одностадийной ферментативной реакции, в которой соединяются два метаболита: пируват и ацетил-КоА. Регулируя такие параметры, как интенсивность освещения, концентрация CO₂ и доступность питательных веществ, ученые добились того, что производство цитрамалата выросло в 23 раза.
В результате оптимизации команда достигла уровня 6,35 грамма на литр (г/л) в фотобиореакторах объемом 2 литра с производительностью 1,59 г/л в день.
Технологию можно использовать для создания экологичного пластика, включая полиметилметакрилат (оргстекло), и других материалов, не вредящих окружающей среде. Поскольку пируват и ацетил-КоА участвуют в синтезе важных биомолекул, этот метод пригодится в производстве биотоплива и фармацевтических средств.
Исследователи подчеркивают, что разработка вносит вклад в глобальные усилия по борьбе с изменением климата и снижению зависимости от ископаемого топлива. Авторы изучают, применим ли их подход к другим метаболическим путям в цианобактериях. Это поможет расширить ассортимент устойчиво производимых биопродуктов.
