Бифункциональный фермент для производства алканового биотоплива

Источник: phys.org

Алканы представляют собой длинные углеводородные цепочки, очень похожие на компоненты бензина. В принципе, они вполне могли бы заменить традиционное топливо, производимое из нефти. И, в отличие от этанола, получаемого при помощи брожения, алканы не требуют дополнительной обработки и модификации двигателей. Недавно ученые обнаружили фермент ADO (альдегид-деформилоксигеназа), который естественным образом создает алканы из веществ — предшественников в некоторых бактериях. Исследователи планировали использовать ADO для промышленного производства алканов, но потерпели неудачу. Реакция получения алканов протекала в течение трех — пяти циклов и затем прекращалась.

Решение проблемы нашли специалисты Брукхейвенской национальной лаборатории (США) Джон Шанклин и Карл Андре. Ученые обратили внимание, что ADO удивительным образом походит на группу ферментов — десатураз, которые группа Шанклина изучала ранее (хотя они выполняют совершенно разные функции). В результате тщательного анализа выяснилось, что в ходе реакции производства алканов образуется побочный продукт — перекись водорода, который токсичен для ADO и ингибирует его активность. Чтобы подтвердить эту гипотезу и одновременно найти решение проблемы, ученые добавили еще один фермент — каталазу (разлагает перекись водорода на воду и кислород). В результате реакция производства алканов длилась не 3-5 циклов, как обычно, а более 255 циклов.

Поэтому исследователи создали новый, бифункциональный фермент, объединяющий каталазу и ADO. Такое объединение не только удаляет ингибирующий продукт, но и стимулирует реакцию производства алканов. Ведь перекись разлагается с образованием кислорода, а кислород необходим для успешного течения реакции. Эксперименты показали, что новый двойной фермент увеличивает производство алканов в 5 раз (по сравнению с использованием одного ADO). Как отмечает г-н Шанклин, сейчас его группа работает над внедрением бифункционального фермента в водоросли и зеленые растения. До этого ученые использовали бактерии, производящие алканы из сахара, которым их кормят. Но гораздо выгоднее получать алканы в фотосинтезирующих растениях, ведь им нужны только солнечный свет и диоксид углерода.