Создание масла из водорослей — путь к более эффективным биотопливам

Японские исследователи раскрыли механизм синтеза масла в клетках микроводорослей. Это открытие может способствовать развитию биотоплив. Результаты опубликованы 4 апреля в Scientific Reports.

Исследование провела группа под руководством профессора Хасунумы Томохисы и научного сотрудника Като Юити из Высшей школы науки, технологий и инноваций Университета Кобе.

Для создания устойчивого и экологичного общества необходимо использовать возобновляемую биомассу, такую как растения и водоросли. Океаническая биомасса, например микроводоросли, может производить масло без использования пахотных земель и питьевой воды.

Микроводоросли могут расти на свету, воде, CO₂ и небольшом количестве минералов, быстро делиться и собираться круглый год, что обеспечивает более стабильные поставки энергии.

Многие виды водорослей способны производить большое количество липидов (масла), но впервые удалось зафиксировать метаболические изменения на молекулярном уровне при их синтезе.

Группа профессора Хасунумы обнаружила, что зелёная водоросль Chlamydomonas sp. JSC4 сочетает высокую скорость роста с высоким содержанием липидов. Используя разработанный метод «динамического метаболического профилирования», команда выяснила, как этот вид производит масло.

При инкубации JSC4 с CO₂ в качестве единственного источника углерода через 4 дня более 55% веса клеток составляли углеводы (в основном крахмал). При добавлении 1–2% солёной воды в раствор наблюдалось снижение углеводов и рост содержания масла: через 7 дней более 45% веса клеток превратилось в масло.

Скорость роста клеток и производства липидов в культуральном растворе значительно превзошла предыдущие эксперименты. В солёной воде частицы крахмала в клетках исчезали, а вместо них появлялись многочисленные капли масла.

Динамическое профилирование показало, что при добавлении морской воды замедляется путь биосинтеза сахаров (активный при производстве крахмала) и активируется путь синтеза триацилглицерина — компонента масла. Также было установлено, что в солевом растворе повышается активность фермента, расщепляющего крахмал.

Это открытие метаболического механизма — важное биологическое достижение, которое можно использовать для увеличения производства биотоплива путём совершенствования методов культивирования водорослей. На основе этих результатов команда продолжит поиск способов повышения устойчивого производства масла через эффективные методы культивации и генную инженерию.