Mit lichteinfangenden Nanopartikeln übersäte Hefe wird bei der industriellen Synthese wertvoller Substanzen wesentlich effizienter.
In der modernen Industrie werden unzählige Hefezellenlinien verwendet, um riesige Fermenter zu füllen und die notwendigen Substanzen herzustellen - normalerweise aus einfachen Zuckermolekülen. Die Biosynthese erfordert keine hohen Temperaturen, Drücke und andere gefährliche und kostspielige Techniken, die häufig für die konventionelle chemische Synthese erforderlich sind. Andererseits wird ein beträchtlicher Teil der Ressourcen, die in den Bioreaktor gelangen, unwirtschaftlich für die lebenswichtige Aktivität der Hefe selbst verwendet, und das Problem der Steigerung der Effizienz der Biosynthese bleibt dringend.
Ein neuer ursprünglicher Ansatz für dieses Problem wurde von Entwicklern der Harvard University vorgeschlagen, deren Artikel in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Junling Guo und seine Kollegen konnten Pilzzellen mit Indiumphosphid-Nanopartikeln beschichten: Dieser Halbleiter kann die Energie der Sonnenstrahlung einfangen und den Verbrauch chemischer Ressourcen für den Hefestoffwechsel reduzieren.
Tatsache ist, dass durch die Vermittlung des Coenzyms NADP sehr viele biochemische Reaktionen in Zellen auftreten. Es wird wiederhergestellt - es nimmt ein Elektron auf (zum Beispiel in Chloroplasten von Pflanzen während der Phonosynthese) und gibt es dann auf (zum Beispiel während der photosynthetischen Synthese von Glucose). Halbleiternanopartikel führen tatsächlich einen ähnlichen Prozess durch: Photonen schlagen Elektronen aus ihnen heraus, die in die Zelle gelangen und die Wiederherstellung von NADP stimulieren.
Ein Teil der zuvor für diese Aufgabe aufgewendeten Hefenahrung kann für die industriell wertvolle Synthese verwendet werden. Dies wurde durch die von den Autoren im Labor durchgeführten Experimente bestätigt: Die Herstellung von Shikimisäure (die Grundlage für die Gewinnung des beliebten antiviralen Mittels Tamiflu) durch Zellen, die Halbleiternanopartikel „Solarbatterien“auf der Oberfläche tragen, erwies sich als dreimal effizienter als die von gewöhnlicher Hefe.
Sergey Vasiliev
