Исследование биотоплива: цианобактерия производит энергию
Это доказала команда ученых во главе с профессором биотехнологии в Пенсильванском университете Дональдом Брайантом. Исследование, которое было опубликовано в журнале Science 16 декабря, как ожидают, поможет ученым обнаружить новые способы того, как с помощью генетической инженерии «заставить» бактерию эффективно производить биотопливо - богатые энергией образования, получаемые из биологических источников.
Биоцикл, который приводит к производству энергии - известный как цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса - включают ряд химических реакций, которые используются для метаболизма большинством форм жизни, включая бактерии, почвы и животных. Этот ряд химических реакций приводит к производству аденозинтрифосфата (ATP) - молекулы, отвечающей за обеспечение энергии для метаболизма клетки.
«Во время исследований 44 года назад ученые пришли к заключению, что цианобактерия не имеет существенного фермента метаболической цепи, который есть в большинстве других форм жизни, - объяснил Брайант. - Они пришли к заключению, что цианобактерия не способна производить фермент 2-оксоглутарат дегидрогеназ. Отсутствие этой реакции делало организмы неспособными к выработке энергии, но они все же могли производить субстраты для биосинтетических реакций».
Брайант подозревал, что прошлые выводы нужно пересмотреть, учитывая новые знания и наличие новых научных инструментов. Он объяснил, что после того, как специалисты в 1960-х годах пришли к заключению, что у цианобактерии неполный цикл трикарбоновых кислот, исследователи, которые занимались этими вопросами позже, использовали современные методы исследования геномики, твердо намереваясь подтвердить первоначальную теорию.
Дональд Брайант, глава нового исследования генома цианобактерии
Чтобы повторно проверить гипотезу 1967 года, команда Брайанта проводила новые биохимические и генетические исследования цианобактерии под названием синехококкус. Ученые искали гены, которые могли бы быть ответственными за создание альтернативных ферментов энергетического цикла. Было обнаружено, что синехококкус действительно имеет гены, которые могут служить базисом для важного альтернативного фермента, сукцинат-полуальдегид декарбоксилаза, смежного с 2-оксоглутаратом дегидрогеназа, который считался отсутствующим звеном.
«Оказалось, что два эти фермента взаимодействуют, чтобы закончить цикл трикарбоновых кислот неожиданным для нас способом, - сказал Брайант. - Таким образом, вместо того чтобы производить 2-оксоглутарат дегидрогеназа, эти бактерии производят и 2-оксоглутарат декарбоксилаза и сукцинат-полуальдегид дегидрогеназа. Эта комбинация ферментов позволяет организмам двигаться к следующему промежуточному звену, называемому сукцинат, и закончить цикл трикарбоновых кислот». Брайант также сказал, что его команда обнаружила, что генный код для этих двух ферментов присутствует во всех геномах цианобактерий, кроме нескольких морских разновидностей.
Брайант надеется использовать результаты своего исследования, чтобы изучить новые способы производства биотоплива. «Теперь, когда мы действительно понимаем, как цианобактерия производит энергию, у нас есть все возможности генетически спроектировать род цианобактерий, чтобы синтезировать 1,3-бутандиол - органическое соединение, которое является фундаментом для биотоплива», - сказал Брайант.
Ученые из Пенсильванского университета детально исследовали геном цианобактерии, чтобы обнаружить гены, которые могут производить альтернативные ферменты энергетического цикла для получения биотоплива
Брайант подчеркнул, что открытие его команды показывает: наука – это постоянно развивающийся процесс, и окончательные выводы никогда не должны делаться из исследований с отрицательными результатами.
«Вывод о том, что у цианобактерии неполный цикл трикарбоновых кислот, упоминается во многих учебники как факт, просто потому, что в 1967 году не было возможности увидеть реальную картину, - сказал Брайант. - Но в науке не может быть окончательных выводов. Всегда есть что-то новое и неизвестное».
Комментарии читателей Оставить комментарий