Бактерии синтезируют фторопласты

А.И. Курамшин

pic_2018_01_16-2.jpg

Получение фторированного полигидроксиалканоата из фтормалоната с помощью генетически модифицированной E. coli in vivo

Генетическая модификация придала бактериям способность усваивать фторсодержащее соединение, метаболизировать его и превращать в новый тип биопластика. Работа исследователей из Университета Калифорнии в Беркли — первый пример адаптации микроорганизмов для биосинтеза фторсодержащего полимера. Этот подход в перспективе может стать «экологически дружественным» способом получения фторопластов и других полимеров («Angewandte Chemie. Int. Ed.», 2017, 56, 44, 13637—13640, doi: 10.1002/anie.201706696).

Фтор содержится во многих синтетических соединениях: он есть и в составе антидепрессанта прозака (флуоксетина), и в антипригарном покрытии из политетрафторэтилена, известном как тефлон. Однако этот элемент редко встречается в органических веществах природного происхождения. Фтора много в земной коре, это тринадцатый по распространенности в ней элемент, однако практически весь он заперт в скальных породах в виде нерастворимых соединений. Лишь немногие обитатели Земли в процессе эволюции научились усваивать неорганические фториды, и все вместе они производят не более 25 относительно простых по строению органических соединений. Причем маршрут их синтеза весьма схож — он способствует образованию фторацетата и фтортреонина.

Мишель Чан и ее исследовательская группа подвергли генетической модификации кишечную палочку и научили ее превращать низкомолекулярное соединение фтормалонат в биоразлагаемый полимер. Для этого в геном кишечной палочки ввели гены других организмов, кодирующих синтез ферментов, которые ускоряют превращение фторсодержащих органических соединений. Сначала это ни к чему не привело — модифицированные штаммы не могли ничего поделать со фторорганикой. Чан и ее коллеги выяснили, что кишечная палочка просто не может усваивать фторорганические соединения из питательного бульона, поэтому для бактерии пришлось придумать специальный белок-переносчик, перемещающий фторсодержащие соединения внутрь клетки и ввести в геном бактерии ген, отвечающий за выработку этого белка.

С переносчиком работа пошла лучше — генно-модифицированная конвертировала около 50% фтормалоната, содержащегося в питательном растворе, в 2-фтор-3-гидроксибутират, который затем вступал в реакцию полимеризации. Получающийся в результате сложный полиэфир содержит до 15% фторированных структурных звеньев. К удивлению Чан, фторированный биополимер оказался более эластичным, чем его коммерчески доступная, не содержащая атомов фтора версия.

Чан полагает, что создание ГМ-организма, способного напрямую синтезировать фторированные полимеры, должно окупиться.

Разные разности
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерий Bacillus subtilis, способных пожирать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаются...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...