Впервые о биологическом производстве н-бутанола сообщил Луи Пастер в 1861 году, и этот биопроцесс был индустриализирован с использованием Clostridium acetobutylicum. Известно, что процесс ферментации штаммами Clostridium является наиболее эффективным для производства н-бутанола. В связи с растущими во всем мире проблемами, такими как энергетическая безопасность и изменение климата, к биологическому производству н-бутанола возобновился интерес.
Это связано с тем, что н-бутанол обладает гораздо лучшими топливными характеристиками по сравнению с этанолом, такими как более высокое энергосодержание (29.2 МДж / л и 19.6 МДж / л), меньшая коррозионная активность, меньшая гигроскопичность и простота смешивания с бензином и дизельным топливом.
В статье, опубликованной в Nature Communications, широкомасштабном онлайн-журнале с открытым доступом, выпущенном Nature Publishing Group (NPG) 22 сентября 2015 года, профессор Кюн-Джин Ким из Школы наук о жизни KNU и выдающийся профессор Санг Юп Ли с кафедры химической и биомолекулярной инженерии, KAIST, доказали, что окислительно-восстановительный переключатель тиолазы играет роль в регуляции метаболического потока в C. acetobutylicum с использованием инструментов моделирования in silico.
Исследовательская группа переработала тиолазу с повышенной активностью на основе трехмерной структуры фермента дикого типа. Чтобы усилить метаболический поток к производству бутанола, метаболическая сеть C. acetobutylicum был разработан с использованием модифицированного фермента.
Сочетание открытия трехмерной структуры ферментов и подходов к системной метаболической инженерии привело к увеличению производства н-бутанола в C. acetobutylicum, который позволяет производить этот важный промышленный химикат по конкурентоспособным ценам.
Профессора Ким и Ли сказали,
"Мы сообщили о трехмерной структуре C. тиолаза acetobutylicum – ключевой фермент, участвующий в биосинтезе н-бутанола, впервые. Дальнейшие исследования будут проведены для более экономичного производства бутанола на основе трехмерной структуры C. ацетобутиликум тиолаза."