Что общего между глубоким сном, зарядом энергии и хорошим настроением? Химическая формула аминокислоты L-триптофан. Природа научилась синтезировать ее в животных и растительных продуктах, современная химия — в промышленных реакторах.
Молодой научный сотрудник лаборатории омиксных технологий Института химической биологии и фундаментальной медицины им. Д.Г. Кнорре СО РАН Павел Леонов нашел способ заставить производить ее специально обученные микроорганизмы. Проект «Разработка новых путей увеличения продукции L-триптофана микробиологическим методом» принес исследователю победу в престижном конкурсе «УМНИК-2025» Фонда содействия инновациям и уже перешел в стадию лабораторных испытаний.
Невидимый дирижер нашего самочувствия
О них слышал каждый. Но мало кто знает об их общем прародителе — триптофане. Без этой аминокислоты биохимический конвейер организма дает сбой: не хватает дневного серотонина — организм не сможет синтезировать достаточно мелатонина для глубокого ночного отдыха.
Проблема в том, что наше тело не может производить триптофан самостоятельно. Мы получаем его исключительно из пищи — из мяса, рыбы, яиц или бобовых.
А если баланс в питании нарушен, то на помощь приходит «волшебная таблетка». Триптофан можно получить промышленным способом, прибегнув к химическому или микробиологическому синтезу.
Почему это важно для России?
Несмотря на то, что страна успешно выпускает другие незаменимые аминокислоты (например, лизин и метионин), чистый L-триптофан остается импортной позицией. Создание собственной эффективной технологии производства становится вопросом технологического суверенитета.
Проект Павла Леонова направлен на разработку новых подходов для производства триптофана. Основой для идеи послужила методика микробиологического биосинтеза, так как бактерии уже умеют синтезировать триптофан, но в очень небольших количествах.
«Нашей же задачей является своего рода снятие всех ограничителей», – рассказывает автор проекта Павел Леонов - помимо этого, плюс биосинтеза в том, что он идёт в одну стадию из возобновляемого сырья и сразу даёт нужную L-форму, которая легко усваивается организмом, без разделения изомеров».
В настоящее время проект находится на стадии лабораторных испытаний. Необходимые генетические конструкции получены и введены в клетки, идёт проверка того, как изменения сказываются на синтезе триптофана.
«Однако без сложностей не обошлось – отмечает Павел, - вся экспериментальная часть лежит на мне, необходимо было учесть все тонкости и нюансы, которые по мере работы не переставали появляться. За год мы сравнили подходы, которые уже используются в мире и выбрали свою стратегию - после чего работы стали проводиться в направлении одной задумки: получены необходимые генетические конструкции и проведены начальные испытания в бактериальных клетках».
В перспективе проект максимально приблизится к практическому применению уже не в лабораторных пробирках, а в более масштабных условиях.