Кишечная палочка научилась синтезировать природный УФ-фильтр — гадусол

Солнцезащитные кремы необходимы для защиты кожи от ультрафиолетового излучения, однако многие их компоненты — например, оксибензон, октиноксат и октокрилен — способны наносить вред морским экосистемам. В определенных концентрациях эти химические УФ-фильтры вызывают обесцвечивание кораллов, повреждают ДНК их личинок, а также нарушают развитие рыб и беспозвоночных. В ряде стран уже приняты ограничения: на Гавайях, например, запрещена продажа средств с оксибензоном и октиноксатом. В связи с этим ученые активно ищут безопасные альтернативы.

Природный защитник — гадусол

Одной из таких альтернатив может стать гадусол — природное соединение, которое вырабатывают многие организмы для защиты от ультрафиолета. В частности, он содержится в икринках лучеперых рыб данио-рерио (Danio rerio) и в кораллах. Однако природное содержание гадусола слишком низкое, чтобы извлекать его напрямую. Поэтому китайские биологи решили получить вещество биотехнологически, используя бактерию Escherichia coli.

Как заставили бактерию работать

Ученые внедрили в кишечную палочку гены данио-рерио, ответственные за синтез гадусола. Затем с помощью малых РНК они отрегулировали работу генов, чтобы повысить эффективность производства. После оптимизации условий культивирования выход вещества вырос почти в 93 раза — с 45,2 миллиграмма до 4,2 грамма на литр питательной среды.

В ходе эксперимента гадусол продемонстрировал антиоксидантные свойства, сравнимые с витамином C. Это означает, что он способен нейтрализовать свободные радикалы, которые повреждают клетки и ДНК под действием ультрафиолета.

Преимущества и вызовы

Исследователи отмечают, что гадусол может быть безопаснее для человека и окружающей среды, чем синтетические УФ-фильтры, ведь многие животные уже используют его в природе. Кроме того, вещество прозрачно, поэтому крем на его основе не будет оставлять белесого следа на коже. Однако до появления коммерческого продукта еще далеко.

Главные проблемы — массовое и недорогое производство гадусола, а также создание стабильной косметической формулы, которая обеспечит длительное удержание вещества на коже. Частично задача увеличения выхода уже решена, но себестоимость процесса остается неизвестной. Результаты работы опубликованы в журнале Trends in Biotechnology.

Таким образом, модифицированная кишечная палочка может стать экологически чистым источником природного УФ-фильтра, способного заменить вредные химические компоненты в солнцезащитных средствах и снизить нагрузку на морские экосистемы.