Вчені навчили бактерії виробляти парацетамол з пластикових пляшок

Науковці з Единбурзького університету розробили революційний метод виробництва парацетамолу з відходів пластикових пляшок за допомогою бактерій кишкової палички. Це відкриття може кардинально змінити підходи до виробництва ліків та переробки пластикових відходів.

Традиційно парацетамол, також відомий як ацетамінофен, виробляють з використанням викопного палива, включаючи сиру нафту. Щорічно тисячі тонн викопного палива витрачаються на роботу заводів, які виробляють цей знеболювальний засіб разом з іншими ліками та хімічними речовинами. Професор Стівен Воллес та його колеги знайшли альтернативний шлях, який дозволяє бактеріям кишкової палички перетворювати молекулу, отриману з відходів пластикової пляшки, на парацетамол.

Проблема пластикових відходів постійно зростає, тому розробка сталих способів переробки пластику залишається пріоритетом для наукової спільноти. Метаболічна інженерія, яка використовує мережу хімічних реакцій у біологічній клітині для виробництва потрібних молекул, може поєднуватися з органічною хімією для створення нових малих молекул. Однак до цього часу залишалося незрозумілим, чи можна поєднати ці реакції для переробки пластику в корисний продукт.

Професор Воллес пояснив значення свого дослідження: «Наша робота демонструє, що поліетилентерефталат пластик не просто відходи або матеріал, призначений стати ще більшою кількістю пластику — він може бути перетворений мікроорганізмами на цінні нові продукти, включаючи ті, що мають потенціал для лікування захворювань».

У своєму дослідженні професор Воллес та співавтори виявили, що тип хімічної реакції, який називається перегрупуванням Лоссена, може відбуватися в живих клітинах під каталізом фосфату з кишкової палички. Ця хімічна реакція виробляє тип азотовмісної органічної сполуки, яка є важливою для клітинного метаболізму.

Дослідники використали хімічні методи для розкладання пластикової пляшки з поліетилентерефталату, щоб отримати початкову молекулу для хімічної реакції, і показали, що клітинний метаболізм може потім відновити цю молекулу, похідну від пластику. Вони також виявили, що ця молекула, отримана з пластику, може використовуватися як початковий матеріал для виробництва парацетамолу в кишковій паличці з виходом дев'яносто два відсотки.

Результати дослідження можуть представляти перший випадок виробництва парацетамолу з кишкової палички з використанням відходів. Це відкриття має потенціал для створення нової галузі біотехнологій, яка поєднує переробку відходів з виробництвом фармацевтичних препаратів.

Подальші дослідження можуть включати вивчення того, як інші типи бактерій або пластику можуть генерувати корисні продукти. Науковці вважають, що біосумісна хімія повинна розглядатися як доповнення до нових робіт у галузі дизайну та інженерії ферментів для абіотичної хімії та інтегруватися кооперативно як інструмент у живих клітинах для розширення синтетичної хімії, яка можлива в межах інженерних біологічних систем.

Робота команди була опублікована двадцять третього червня у журналі «Nature Chemistry». Дослідження проводили Н.В. Джонсон та інші співавтори під керівництвом професора Воллеса. Це відкриття відкриває нові можливості для створення сталих технологій, які одночасно вирішують проблему пластикових відходів та забезпечують альтернативні шляхи виробництва важливих лікарських засобів без залежності від викопного палива.