Группа исследователей из Университета Висконсин-Мэдисон идентифицировала гены и ферменты, которые создают многообещающее соединение - 19-углеродную фурансодержащую жирную кислоту (19Fu-FA). Соединение имеет множество потенциальных применений в качестве биологической альтернативы соединениям, которые в настоящее время получают из ископаемого топлива.
Исследователи из Исследовательского центра биоэнергетики Великих озер (GLBRC), штаб-квартира которого находится в Университете Вашингтона в Мэдисоне и финансируется Министерством энергетики США, обнаружили клеточные геномы, которые управляют синтезом 19Fu-FA, и опубликовали новые результаты в августе.4 в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Мы идентифицировали ранее неизвестные гены в бактерии, которые также присутствуют в геномах многих других бактерий», - говорит Тим Донохью, директор GLBRC и профессор бактериологии Университета Вашингтона в Мэдисоне. «Итак, теперь мы находимся в захватывающем положении, чтобы добывать эти другие бактериальные геномы для производства больших количеств жирных кислот для дальнейшего тестирования и возможного использования во многих отраслях, включая химическую и топливную промышленность».
Новые 19Fu-FAs были первоначально обнаружены как «неизвестные» продукты, которые накапливались в мутантных штаммах Rhodobacter sphaeroides, организме, изучаемом GLBRC из-за его способности сверхпродуцировать гидрофобные или водонерастворимые соединения. Эти типы соединений имеют ценность для химической и топливной промышленности в качестве биологических заменителей пластификаторов, растворителей, смазочных материалов или топливных добавок, которые в настоящее время получают из ископаемого топлива. Команда также предоставила дополнительные доказательства того, что эти жирные кислоты способны удалять токсичные активные формы кислорода, показывая, что они могут быть мощными антиоксидантами как в химической промышленности, так и в клетках.
Клеточные геномы - это генетические чертежи, определяющие особенности или характеристики клетки с помощью ДНК. С тех пор, как стали доступны первые последовательности генома, исследователи знали, что многие клетки кодируют белки с неизвестными функциями в соответствии с инструкциями, указанными в клеточной ДНК. Но без какой-либо известной или очевидной активности продукты, полученные по этим чертежам, оставались загадкой.
Со временем, однако, исследователи поняли, что важные части этих генетических чертежей управляют производством ферментов - белков, которые позволяют клеткам строить или разбирать молекулы, чтобы выжить. Эти ферменты, как оказалось, создают новые и полезные для общества соединения.
«Я считаю эту работу ярким примером силы геномики, - говорит Донохью.«Нечасто выявляются гены нового или ранее неизвестного соединения в клетках. Дополнительным преимуществом является то, что каждое из этих соединений имеет несколько потенциальных применений в качестве химических веществ, топлива или даже клеточных антиоксидантов».
Междисциплинарные совместные усилия химиков, биохимиков и бактериологов GLBRC на факультетах Университета Вашингтона в Мэдисоне и Мичиганского государственного университета позволили установить химическую идентичность соединений жирных кислот и определить специфические гены, которые управляют их синтезом в бактериях.
«Я не думаю, что это открытие было бы возможно, - говорит Рашель Лемке, ведущий автор статьи и исследователь в лаборатории Донохью, - без аналитического и интеллектуального опыта членов этого центра».