Химики нашли встраивающий кремний фермент

Химики из Калифорнийского Технического Института под руководством Франсис Арнольд вывели штамм бактерии, синтезирующий фермент, который способен встраивать кремний в органические соединения. По словам ученых, это может стать шагом на пути к созданию жизни на основе кремния. Об этом Арнольд рассказала на полугодовой встрече Американского Химического Общества в Сан-Диего, кратко доклад пересказывает Science. Текст оригинальной научной публикации и тезисов не доступен.

В своем исследовании авторы отталкивались от одного из видов термофильных бактерий. Химики обнаружили, что цитохром C — фермент, ответственный за перенос электронов в биохимических реакциях, — запускает в организме еще и побочный процесс, результатом которого становится присоединение атомов кремния к углеводородам. Скорость этого процесса очень мала, однако исследователям удалось ускорить ее почти в 2000 раз с помощью направленной эволюции.

Для этого бактерии помещали в среду, содержащую соединения кремния и углерода, издание не уточняет, какие именно, и отбирали из всей массы лишь те организмы, которые производили наибольшее количество кремнийорганических соединений. Затем процесс повторяли и уже из нового поколения бактерий отбирали «рекордсменов». После трех повторов, по словам авторов, скорость побочной реакции существенно выросла.

Исследователи отмечают, что образующиеся кремнийорганические соединения обладают невысокой молекулярной массой. Скорее всего, сейчас они не найдут прямого применения в промышленности. Вместе с тем, по словам независимого эксперта, Джозефа ДеСимона (Университет Северной Каролины), результат Арнольд открывает новые перспективы в химии. В частности, дальнейшая работа с бактериями может открыть новый путь к биосинтезу различных кремнийсодержащих веществ.

Ранее другая группа ученых опубликовала в журнале Science работу о том, как меняется жизнедеятельность микроорганизмов под действием высоких концентраций мышьяка. Исследователи предположили, что бактерии встраивали мышьяк вместо фосфора в свою ДНК, адаптировавшись к среде. Однако другие группы ученых опровергли этот вывод, показав что фермент, ответственный за встраивание фосфора, обладает высокой «разборчивостью» и не допускает включения мышьяка в ДНК.

Дополнение, 25 ноября 2016 года

Исследование о встраивающем кремний ферменте прошло процедуру рецензирования и было

в журнале

. По словам авторов, эффективность фермента примерно в 15 раз превосходит современные промышленные катализаторы по скорости работы, кроме того он обладает стереоспецифичностью — при взаимодействии силанов с карбенами образуется строго один оптический изомер.

Владимир Королёв