В МГУ помогут промышленности удешевить производство биоПАВов
Штаммы бактерий, способные стать основой для микробиологического синтеза биоПАВа — сурфактина, определили исследователи МГУ, 13 февраля сообщает пресс-служба университета.
Полученные учеными результаты исследований помогут создать бактерии — суперпродуценты сурфактина, которые будут синтезировать это широко используемое в промышленности соединение в больших количествах, сделав его производство дешевле.
Поверхностно-активные вещества — ПАВы, в настоящее время можно обнаружить в составе большинства косметических средств и бытовой химии. Они помогают удалить жир и грязь с одежды и кожи. Также их используют как эмульгаторы и пенообразующие компоненты множества продуктов химической, косметической и фармацевтической промышленности.
Однако синтетические ПАВы, очищая кожу человека, не различают излишки жира и естественную жировую пленку, создаваемую организмом. Это приводит у потребителей таких косметических средств к проблемам сухости и раздражений кожи.
ПАВы биологического происхождения — биоПАВы, обладают этими недостатками в меньшей степени. К тому же они легче разлагаются и поэтому оказывают меньшее воздействие на экологию. Источниками таких соединений выступают растительное сырье и микроорганизмы.
БиоПАВ сурфактин в последнее время стал популярным среди исследователей, рассказал один из участников проекта, студент химфака МГУ Вадим Трефилов:
«В лабораторных условиях научные группы успешно протестировали это соединение в качестве ПАВ в разных отраслях — косметологии, нефтехимии и медицине. Помимо этого, сурфактин обладает антибактериальной и противогрибковой активностью. Однако из-за сложного строения его трудно производить в больших количествах на том же химическом заводе, где делают синтетические ПАВ».
Альтернативой химическому способу производства может стать микробиологический синтез, осуществляемый бактериями-продуцентами, которые вырабатывают необходимое соединение. Эти бактерии выращивают в специальных резервуарах-ферментерах. В определенное время их отделяют от питательной среды, в которой они росли, и из этой жидкости выделяют искомое вещество.
В настоящее время биосинтез широко используют для производства аминокислот, витаминов и ферментов. Но эффективность синтеза сурфактина таким методом слишком низка из-за того, что природные штаммы бактерий выделяют его в слишком малых количествах.
Научная группа из МГУ поставила перед собой задачу создать бактерию — суперпродуцент сурфактина, чтобы сделать производство этого биоПАВа экономически выгодным.
Исследователи изучили два штамма бактерии Bacillus subtili (сенной палочки), вырабатывающей сурфактин, — B. subtilis NCIB и B. subtilis 3610. Они выделили геномную ДНК штаммов и с помощью нанопорового секвенирования определили их нуклеотидные последовательности. Далее они, воспользовавшись специальной компьютерной моделью проанализировали мутации в геноме.
«В первую очередь, нас интересовала та часть генома, которая отвечает за синтез сурфактина. Мутации в этих генах мы считали мешающими, в то время как мутации в генах, отвечающих за конкурирующие процессы биосинтеза, могут позитивно влиять на получение интересующего нас соединения, — пояснил Вадим Трефилов. — Один из штаммов не имеет мутаций, серьезно влияющих на синтез сурфактина. Однако у него есть преимущества по сравнению с другими штаммами: он лучше растет и более устойчив к воздействию внешней среды. В другом штамме найдены мутации, которые могут положительно влиять на процесс синтеза сурфактина».
В планах исследовательской группы модифицировать эти штаммы и создать на их основе суперпродуцент сурфактина, который сделает производство этого биоПАВа экономически выгодным.
Результаты исследований ученые МГУ представили в статье «Геномная характеристика бактерий Bacillus subtilis PY79 и NCIB 3610 как потенциальных продуцентов сурфактина», опубликованной в журнале «Биотехнология», 2023, T. 39, № 5.
