Ученые научили кишечную палочку синтезировать солнцезащитный крем

Новости МирТесен

Китайские биологи разработали способ, позволяющий бактерии Escherichia coli вырабатывать гадусол — природное соединение, обладающее свойствами защиты от ультрафиолета и антиоксиданта. В перспективе это вещество может стать ключевым компонентом солнцезащитных средств. Данное достижение предлагает экологически безопасную замену химическим УФ-фильтрам, которые негативно влияют на морские экосистемы, приводя к обесцвечиванию кораллов и повреждению ДНК морских обитателей.

В ряде коммерческих солнцезащитных кремов присутствуют химические компоненты, оказывающие негативное воздействие на морские экосистемы, в частности на кораллы, водоросли и небольших морских обитателей. Основной причиной являются УФ-фильтры, такие как оксибензон, октиноксат и октокрилен, предназначенные для защиты кожи от ультрафиолетового излучения.

Согласно результатам предыдущих исследований, установлено, что в заданных концентрациях эти соединения способны усиливать обесцвечивание кораллов, повреждать ДНК и клетки их личинок, влиять на развитие рыб и беспозвоночных, накапливаться в воде возле пляжей.

В некоторых регионах были введены ограничения на продажу и использование солнцезащитных средств. Например, на Гавайях, расположенных в составе США) ограничили продажу солнцезащитных средств с оксибензоном и октиноксатом.

В связи с этим исследователи стремятся найти замену текущим УФ-фильтрам. Требуемое вещество было найдено обнаружить в природе, где уже есть собственные механизмы защиты от ультрафиолета, — гадусол.

Многие живые организмы на Земле производят гадусол. Так, он присутствует в икринках лучеперых рыб данио-рерио (Danio rerio), встречается он и в кораллах, однако его концентрация там невелика, что делает извлечение гадусола из морских организмов для применения в солнцезащитных средствах нерентабельным.

Группа китайских биологов во главе с Пин Чжаном ( Ping Zhang) из Университета Цзяннань освоила биотехнологический метод получения гадусола. В процессе исследований ученые использовали гены рыбок Danio rerio, интегрировав их в бактерию Escherichia coli, для обеспечения синтеза гадусола необходимо «оснастить» ее соответствующими ферментами.

Для увеличения производительности вещества использовали малые РНК, которые влияют на работу генов. Затем были определены наиболее подходящие условия, обеспечивающие максимальное производство гадусола бактерией. В итоге «выход» увеличился почти в 93 раза – от 45,2 миллиграмма до 4,2 грамма на литр питательной среды.

В ходе эксперимента гадусол продемонстрировал антиоксидантные характеристики, схожие с таковыми у витамина C. Это выражается в способности восстанавливать клетки, пострадавшие от воздействия свободных радикалов – агрессивных молекул, способных нанести ущерб клеткам, ДНК и тканям организма. Образуются они, в частности, под воздействием ультрафиолетового излучения.

Поскольку многие виды животных используют гадусол в естественной среде обитания, Чжан и его соавторы полагают, что он может быть безопасен как для людей, так и для экологии. К тому же, благодаря своей прозрачности, гадусол не должен оставлять на коже заметные белые разводы, что характерно для некоторых существующих солнцезащитных средств.

Ученые предостерегают, что до появления продукта, готового к коммерческому использованию, предстоит еще много работы. Основные трудности заключаются в следующем: во-первых, требуется разработать технологию массового и недорогого производства гадусола, а во-вторых – необходимо создать стабильную рецептуру крема, обеспечивающую длительное сохранение вещества на коже.

Команда Чжана внесла существенный вклад в решение задачи массового производства, сумев воздействовать на палочковидную бактерию Escherichia coli вырабатывать гадусол в больших количествах. Однако вопрос себестоимости продукта пока остается открытым.

Выводы исследователей представлены в журнале Trends in Biotechnology.