Nature Catalysis: Ученые превратили кишечную палочку в полезную супербактерию

Триллионы бактерий работают в химической и фармацевтической промышленности, помогая производить все — от пива и кремов для лица до биодизеля и удобрений.

В частности, фармацевтическая промышленность в значительной степени полагается на бактерии при производстве таких веществ, как инсулин и пенициллин.

Использование промышленного вклада бактерий произвело революцию в мировом здравоохранении, но их работа сопряжена с большими энергетическими затратами. Кроме того, часто требуются растворители и постоянное производство новых бактерий, поскольку они недолго остаются на своем месте.

Чанжу Ву, химик и доцент факультета физики, химии и фармации Университета Южной Дании, занимается тем, что делает промышленные бактерии более надежными и полезными. Его цель — сократить затраты энергии, времени и ненужных химикатов, необходимых для поддержания бактерий, а также сделать их многоразовыми, чтобы они могли работать дольше, прежде чем потребуют замены.

Его последняя инновационная разработка — тип «супермощной» бактерии — опубликована в журнале Nature Catalysis.

Мы взяли обычную промышленную бактерию, E. coli, и, по сути, надели на нее «плащ Супермена», чтобы усилить ее каталитические способности. Это сокращает потребление энергии и делает производственный процесс более устойчивым, — объясняет Чанжу Ву.

Хотя кишечная палочка часто ассоциируется с пищевыми заболеваниями, она широко используется в фармацевтической промышленности для производства таких необходимых лекарств, как инсулин и гормон роста, путем различных химических реакций.

В этой отрасли используется огромное количество кишечных палочек, и их замена требует больших затрат окружающей среды, энергии и времени из-за таких факторов, как высокие температуры, экстремальные уровни pH, ультрафиолетовое излучение и воздействие растворителей.

Разрабатывая свой «плащ супермена», Чанжу Ву искал материал, который мог бы обволакивать бактерии и при этом позволял бы им взаимодействовать с окружающей средой для осуществления необходимых сложных химических реакций.

Решение: полимерное покрытие, интегрирующееся с мембраной бактериальной клетки. Полимеры — это большие молекулы, состоящие из миллиардов одинаковых единиц, называемых мономерами.

Мы, по сути, привили клеточную мембрану бактерии E. coli полимерами, добившись двух важных результатов: Во-первых, бактерия стала сильнее и эффективнее и могла быстрее проводить сложные химические реакции. Во-вторых, бактерия стала более защищенной, что позволило использовать ее в различных целях. Таким образом, это своего рода «бактерия-супермен», которая является более устойчивой, — объясняет Чанчжу Ву.

Ранее ученые сообщили, что бактерии помогут создавать биотопливо.

11.12.2024