Мікробні технології співсинтезу кількох цільових продуктів

Abstract

Останнім часом усе більшої популярності серед науковців біотехнологічного напрямку набувають так звані інтегровані мікробні технології, привабливість яких зумовлена можливістю отримувати в результаті реалізації одного технологічного процесу кілька практично цінних метаболітів, що суттєво знижує вартість цільових продуктів і збільшує їх конкурентоспроможність на ринку, а також підвищує ефективність процесу біосинтезу. На сьогодні особливо активно досліджується здатність мікроорганізмів синтезувати супутні продукти спільно з полігідроксиалканоатами — внутрішньоклітинними запасними полімерними речовинами, які слугують основою для біодеградабельного пластику, але наразі потребують високих витрат на виробництво і, відповідно, програють конкуренцію вуглеводневому пластику. Не менш перспективними інтегровані мікробні технології виглядають і в контексті охорони довкілля, адже за умови накопичення цільових метаболітів і всередині клітин, і в культуральній рідині (ендо- та екзометаболіти) можливе виробництво з мінімальною кількістю утворюваних відходів. Крім того, реалізація таких технологій дає змогу утилізувати неїстівні рослинні відходи з високим вмістом целюлози та ксилози (такі, як жом цукрової тростини, рисова солома, кукурудзяні стебла тощо), використовуючи їх як дешевий і доступний ростовий субстрат для мікроорганізму-продуцента. У статті проаналізовано сучасні літературні дані щодо одночасного синтезу мікроорганізмами полігідроксиалканоатів з пігментами каротиноїдами та віолацеїном, екзополісахаридами, осмолітом ектоїном, ксилонатом, поверхнево-активними рамноліпідами; співсинтезу органічних кислот і спиртів (етанол, 2,3-бутандіол, 1,2,4-бутантріол, ксилітол, молочна та бурштинова кислота); інтегрованих технологій одержання непротеїногенних амінокислот (5-аміно-левулинова, S-аденозил-L-метіонін, 5-аміно-валеріанова, γ-аміномасляна) з полігідроксибутиратом, L-ізолейцином, глутатіоном, δ-валеролактамом, нізином. Важливо, що одночасний біосинтез кількох цільових продуктів дає змогу розширити сфери практичного застосування комплексу мікробних продуктів з різними властивостями.