По ходу, бактерии освоили фокус, достойный алхимиков

По ходу, бактерии освоили фокус, достойный алхимиков. Микробиологи заставили обычную кишечную палочку Escherichia coli выполнять химический трюк, до которого природа за 4 миллиарда лет эволюции так и не додумалась — реакцию Лоссена. И самое пикантное: ключевую роль в этом сыграл... обычный фосфат, который и так болтается в клетке. Это примерно как обнаружить, что старый гаечный ключ отлично открывает шампанское.

В чем суть химического фокуса? Реакция Лоссена — это элегантный способ превратить определенные органические молекулы (активированные ацилгидроксаматы) в первичные амины. Раньше это была прерогатива химиков в пробирках, часто с применением агрессивных реагентов. Теперь же выяснилось, что если подсунуть кишечной палочке правильную «запчасть» (скажем, O-пивалоилбензгидроксамат), то клеточный фосфат ловко перестроит её в пара-аминобензойную кислоту (ПАБК) — жизненно важный витамин для бактерий.

Доказали это хитро: взяли мутантные бактерии, которые не умеют сами делать ПАБК и поэтому не растут без неё. Добавили им гидроксамат — и опаньки! Бактерии ожили, потому что реакция Лоссена внутри них смастырила спасительную ПАБК. Фосфат здесь работает как молекулярный дирижер, депротонируя и запуская перестройку молекулы. И никаких сложных ферментов не потребовалось — просто ионы, которые и так плавают в клеточном бульоне.

Но ученые на этом не остановились. Они подумали: а что, если «кормить» бактерии не просто чистой химией, а... пластиковыми отходами? Ведь один из ключевых мономеров ненавистного ПЭТ-пластика — терефталевая кислота. Её ловко превратили в нужный гидроксамат. И это тоже сработало! Мутантные E. coli, жадно «съев» этот пластиковый «полуфабрикат» с помощью реакции Лоссена, превратили его в ПАБК и пошли в рост. Пластиковая бутылка буквально стала обедом для бактерий.

Но апофеозом истории стал парацетамол. Ученые пошли дальше простого спасения голодных бактерий. Они взяли ПАБК, полученную реакцией Лоссена (хоть из чистой химии, хоть из пластика), и направили её в искусственно сконструированный метаболический конвейер внутри других бактерий. Сначала грибной фермент превратил ПАБК в 4-аминофенол, а потом бактериальный фермент прицепил к нему ацетильную группу — получился тот самый парацетамол, массовый обезболивающий препарат.

Короче говоря, бактерии, вооруженные неродной химией Лоссена и искусственными ферментами, синтезировали лекарство из производных пластиковых отходов. Выход впечатлил — до 92% от теоретического! Это уже не какой-то лабораторный курьёз, а прообраз будущего: замкнутые циклы, где пластиковый мусор через хитрые химико-биологические мостики превращается в полезные для человечества вещества.

Чем это может быть полезно помимо рутинной утилизации лишнего пластика? Реакция Лоссена дает первичные амины — ключевые «кирпичики» для множества молекул. Природа делает амины своими путями (например, с помощью аминотрансфераз), но Лоссен предлагает альтернативный, более прямой маршрут, иногда с сокращением углеродной цепочки.

Это открывает новые возможности для биоинженерии. Можно создавать бактерии, которые производят нужные аминосодержащие соединения (лекарства, красители, агрохимикаты) из более простого или даже бросового сырья, используя эту встроенную «химическую мастерскую». И всё это — в живых клетках, при мягких условиях, без агрессивной химии. Выглядит мегапривлекательно, согласитесь?

Внимание, друзья. Гораздо больше таких новостей науки публикуемтся у нас в закрытой части паблика, которая доступа нашим платным подписчикам уровня «Оптимум» (200 р. / месяц). Согласитесь, вполне скромная цена за то, чтобы систематически быть в курсе происходящего в мире наук о живом.

Источник: vk.com

Комментарии: