Бактерии синтезируют фторопласты

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2018, №1)

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

05.02.2019 15:30:00

В числе награжденных оказался и наш постоянный автор Аркадий Курамшин, ставший лауреатом в специальной номинации за «Популяризацию химии»

>>
04.02.2019 14:00:00

...в «Physical Review Letters» готовится к публикации статья о материале, обладающем сверхпроводимостью при температуре, близкой к комнатной...

…президенты академий наук КНР и США заявили о необходимости срочно выработать международное соглашение по генному редактированию клеток зародышевой линии человека...

...результаты добровольной алкоголизации крыс, которые оценивали в различных тестах, говорят о том, что решающий фактор склонности к потреблению этанола — низкая адаптивность...


>>
29.01.2019 16:00:00

Восемь лет назад В.И.Глазко рассказал нашему журналу про гипотезу отбора на дурака. Согласно ей, стресс ведет к тому, что среди эмбрионов выживают менее специализированные формы. В таких условиях резко снижаются качество нового поколения и, если речь идет о человеке, его умственные способности. Похоже, что исследователи из Лейденского и Лундского университетов нашли механизм такого отбора.

>>
23.01.2019 10:00:00

Горлица — дикий голубь, довольно близкий родственник обитающих в городах голубей. Считается, что охота и исчезновение сорняков на полях Европы ведут к уменьшению численности этих птиц, и она попала в список уязвимых видов. Есть и еще одна причина: вытеснение кольчатой горлицей.

>>
09.01.2019 10:00:00

…на Марс совершила посадку первая геофизическая обсерватория InSight, представители NASA заявляют, что работы будут протекать по плану...

…человек может наследовать митохондрии не только от матери, но также от отца, и это бывает причиной патологий...

…возраст образцов наскальной живописи на острове Борнео — не менее 40 тыс. лет; на сегодня это самые древние изображения...


>>