В основе клеточного метаболизма лежит молекула АТФ. Биологи сравнивают ее с энергетической валютой, которой клетка «расплачивается» за выполнение ферментами тех или иных функций. Чем больше АТФ производит клетка, тем больше работы она может выполнить.  

Исследователи из Датского технического университета решили подробнее исследовать метаболизм АТФ у кишечной палочки и дрожжей, которые часто используют в промышленности для синтеза различных соединений. Как отмечает Science Daily, существует два молекулярных пути производства АТФ. Первый, основанный на дыхании, генерирует 23,5 АТФ на потребленную молекулу глюкозы. Второй, ферментативный, менее продуктивен и дает всего 11 АТФ на молекулу глюкозы.

Эти два пути дополняют друг друга, однако ученым удалось сместить естественный баланс в сторону более высокопроизводительного. Для этого они изменили условия ферментации и увеличил количество белка в кормовом субстрате. Кроме того, переходу на дыхательный метаболизм способствовало повышение эффективности нескольких ключевых ферментов.

Сдвиг баланса увеличил выработку АТФ, а вместе с этим и синтез полезных молекул. Также более продуктивный метаболизм позволил избежать накопления нежелательных побочных продуктов — ацетата у кишечной палочки и этанола у дрожжей.

Авторы работы особо подчеркивают, что воздействовали на клетки путем изменения условий и не задействовали генную инженерию. В перспективе, однако, такой подход может заложить основу для создания более эффективных штаммов бактерий и дрожжей.

Исследователи из Ратгерского университета сделали важный вывод о происхождении метаболизма. Они реконструировали структуру простейшего белка-ферредоксина, который используется для переноса электронов.