Модифицированные бактерии превращают пластиковые отходы в обезболивающее

Ученые нашли способ превращать пластиковые отходы в обезболивающие с помощью бактерий, что может привести к более экологичному способу производства лекарств. Химики из Эдинбургского университета выяснили, что генетически модифицированную кишечную палочку можно использовать для синтеза парацетамола, известного также как ацетаминофен, из вещества, полученного в лаборатории из переработанных пластиковых бутылок.

В статье

, опубликованной в Nature Chemistry, команда описала, как им удалось показать, что химическая реакция, известная как перегруппировка Лоссена – ранее не зафиксированная в природе – может происходить в биологически совместимой среде. Иными словами, ее можно проводить рядом с живыми клетками, не нанося им вреда.

Ученые пришли к этому открытию, обработав полиэтилентерефталат (ПЭТ) – пластик, широко используемый для упаковки продуктов и изготовления бутылок – с применением щадящих химических методов, в результате чего был получен новый материал. Когда этот материал поместили в среду с безопасным штаммом кишечной палочки (E. coli), оказалось, что он превратился в другое соединение – PAB. Исследователи пришли к выводу, что такое преобразование, скорее всего, произошло с участием перегруппировки Лоссена.

Исследователи подчеркивают, что перегруппировка Лоссена обычно требует жестких лабораторных условий, но в данном случае она произошла самопроизвольно в присутствии кишечной палочки. Ученые установили, что реакцию катализировал фосфат, находящийся внутри клеток. Кроме того, команда отметила, что вещество PABA (пара-аминобензойная кислота) играет важную роль в росте бактерий, особенно в процессе синтеза ДНК, и обычно вырабатывается клеткой из других соединений. Однако в ходе эксперимента использовалась модифицированная E. coli, в которой естественные пути синтеза PABA были заблокированы. Это заставило бактерии использовать переработанный материал, полученный из ПЭТ-пластика.

Затем ученые провели дополнительную генетическую модификацию кишечной палочки, внедрив в неё два гена – один, полученный от грибов, и другой от почвенных бактерий. Эти изменения позволили бактериям превращать PABA в парацетамол. По словам исследовательской группы, с помощью этой модифицированной E. coli им удалось преобразовать исходное вещество, полученное из ПЭТ-пластика, в парацетамол менее чем за сутки. При этом процесс сопровождался низким уровнем выбросов и дал выход продукта до 92%. Хотя для внедрения такой технологии в промышленное производство потребуются дальнейшие исследования, полученные данные уже сейчас демонстрируют ее потенциальную практическую ценность.