Na een omvangrijke genetische ingreep kunnen Koreaanse coli’s nu glucose omzetten in aromatische polyesters. Ze zouden kunnen uitgroeien tot een alternatief voor Avantiums furanen, suggereert een publicatie in Nature Communications.

Tot nu toe waren alleen bacteriën bekend die lineaire polyesters aanmaken, zogeheten polyhydroxyalkanoaten (PHA’s) die ze opslaan als reservevoedsel. Ze verwerken daarin niet-aromatische grondstoffen en hebben geen enkele reden om daar zelf eerst aromaten van te gaan maken - dat doen ze dan ook niet.

Het is wel eens gelukt om bacteriën aromaathoudende polyesters te laten produceren door ze een toepasselijk aromaathoudend monomeer te voeren, maar de ringen komen dan ergens in zijketens terecht en de fysisch/chemische eigenschappen lijken niet op wat je eigenlijk wilt hebben, namelijk een vervanger voor polyetheentereftalaat oftewel PET waarbij de ringen in de hoofdketen zitten.

Bacteriën kunnen echter wel degelijk aromatische verbindingen aanmaken als basis voor aminozuren, zoals tyrosine. En daar maken Sang Yup Lee en collega’s van het Korea Advanced Institute for Science and Technology (KAIST) nu dankbaar gebruik van. Ze regelden het metabolisme van E.coli zo in dat de bacterie veel te veel fenyllactaat, mandelaat (het anion van amandelzuur) of een ander fenylalkanoaat gaat produceren.

Om die fenylalkanoaten polymeriseerbaar te maken moeten ze, net als lineaire alkanoaten, eerst worden geactiveerd door koppeling met coënzym A (CoA). Daarvoor heb je een CoA-transferase-enzym nodig. De meeste van die enzymen ‘pakken’ geen aromatische verbindingen, maar na lang zoeken bleek de bacterie Clostridium difficile de genetische code te bezitten voor een variant die dat wél doet. Dit zogeheten isocaprenoyl-CoA:2-hydroxyisocaproaat CoA-transferase, afgekort HadA, was niet eerder in de literatuur beschreven; de Koreanen vonden het door bekende bacteriegenomen af te zoeken naar codes die een beetje aan een CoA-transferase deden denken.

Tot slot voorzagen ze hun coli’s van een aangepast PHA-synthase-enzym dat deze fenylalkanoaat-CoA-combinaties kan polymeriseren.

Met nog wat aanvullend genetisch knutselwerk ontstond een bacteriestam die inderdaad verschillende aromatische polyesters kan aanmaken. Het is nog lang geen PET, mede omdat de benzeenringen nog steeds niet in de koolstofketen zitten (hooguit vlak er tegenaan) maar volgens de Koreanen zijn de mechanische eigenschappen nu al goed genoeg om te hopen dat je er uiteindelijk de huidige aromatische polyesters op aardoliebasis mee zult kunnen vervangen.

Over de vraag of dat ook gaat lukken op de schaal die we van aardolieproducten gewend zijn, doen ze geen uitspraak.

bron: Nature Communications