Древние бактерии помогут перерабатывать промышленные отходы

Исследователи из Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий (AIBN) Университета Квинсленда и американской компании LanzaTech создали компьютерную модель, которая использует древние микроорганизмы для экологичного преобразования промышленных отходов.

Компания LanzaTech, занимающаяся газовым брожением, заинтересована в бактерии Clostridium autoethanogenum, первоначально обнаруженной в кроличьем помете. Эта бактерия относится к классу ацетогенов.

• Применение: LanzaTech использует эту бактерию в процессе улавливания и повторного использования углерода: промышленные отходные газы, например, выхлоп сталелитейных заводов, преобразуются в полезные побочные продукты, такие как этанол.
• Значение: Ацетогены — одни из древнейших живых микроорганизмов, на которые приходится около 20% фиксированного углерода на планете, что делает их ключевым игроком в глобальном углеродном цикле.

В рамках проекта Австралийского исследовательского совета (ARC) LanzaTech объединилась с учеными AIBN, чтобы лучше понять, как микроб фиксирует монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO₂), и определить, как его модифицировать для превращения отходного газа в полезные химикаты.

Для этого исследователи LanzaTech и команда доктора Эстебана Марселлина разработали компьютерную модель метаболических путей C. autoethanogenum.

• Точность модели: «Включив рабочие данные из процессов брожения на сталелитейных заводах по всему миру, команда UQ создала на сегодняшний день наиболее точную опубликованную модель», — заявил доктор Шон Симпсон, основатель и главный научный сотрудник LanzaTech.
• Возможности: Модель предсказывает клеточный метаболизм микроба, что помогает определить лучший способ модификации организма для более эффективного улавливания парниковых газов и преобразования углерода в целевые продукты.
• Перспективы: «Это открывает двери для утверждения ацетогенов в качестве катализаторов, способных преобразовывать различные углеродсодержащие субстраты в новые продукты», — отметил доктор Майкл Кепке, директор по синтетической биологии LanzaTech.

Следующий шаг — использовать компьютерную модель для идентификации и модификации генов-мишеней в C. autoethanogenum с последующим тестированием результатов на газовой ферментационной установке AIBN. Это одна из немногих непромышленных установок, использующих инструментальные ферментеры и масс-спектрометры для точного анализа газовых данных.

Директор AIBN профессор Алан Роуэн заявил, что промышленная биотехнология станет одним из ключевых направлений будущих исследований института и «следующей промышленной революцией, играющей критическую роль в будущей экономике Квинсленда и Австралии».

Исследование, лежащее в основе сотрудничества AIBN и LanzaTech, опубликовано в журнале Cell Systems.