Ученые установили «солнечные батареи» на клетки дрожжей

В современной промышленности применяются бесчисленные линии дрожжевых клеток, заполняющих огромные ферментеры и производящих нужные вещества — обычно из простых молекул сахаров. Биосинтез не требует высоких температур, давления и других опасных и дорогостоящих приемов, часто необходимых для обычного химического синтеза. С другой стороны, немалая часть ресурсов, идущих в биореактор, неэкономно расходуется на жизнедеятельность самих дрожжей, и проблема повышения эффективности биосинтеза остается актуальной.

Новый оригинальный подход к этой проблеме предложили разработчики из Гарвардского университета, статья которых опубликована в журнале Nature. Цзюньлин Го (Junling Guo) и его коллеги смогли покрыть грибковые клетки наночастицами фосфида индия: этот полупроводник способен улавливать энергию солнечного излучения и снижать расходы химических ресурсов, уходящие на метаболизм дрожжей.

Дело в том, что великое множество биохимических реакций в клетках происходит при посредничестве кофермента НАДФ. Он восстанавливается — принимает на себя электрон (например, в хлоропластах растений при фотосинтезе), а затем отдает его (например, при фотосинтетическом синтезе глюкозы). Полупроводниковые наночастицы фактически проводят аналогичный процесс: фотоны выбивают из них электроны, которые попадают в клетку и стимулируют восстановление НАДФ.

Часть питания дрожжей, прежде расходовавшаяся на эту задачу, может использоваться для промышленно ценного синтеза. Это подтвердили и поставленные авторами эксперименты в лаборатории: производство шикимовой кислоты (основа для получения популярного противовирусного средства «Тамифлю») клетками, несущими на поверхности «солнечные батареи» полупроводниковых наночастиц, оказалось втрое эффективнее, чем у обычных дрожжей.