Молекулярный переключатель для удешевления биотоплива

Биотопливо можно производить из лигноцеллюлозных отходов, таких как опилки или солома, если разложить длинные цепи целлюлозы и ксилана на более мелкие сахарные молекулы. Для этого используют грибы, которые производят необходимые ферменты в ответ на химический сигнал. Однако этот процесс очень дорогой. В Венском техническом университете исследовали молекулярный переключатель, регулирующий выработку ферментов у гриба Trichoderma.

Переработка отходов вместо конкуренции с едой

Получение биотоплива из крахмалистых растений конкурирует с производством пищи. Использование лигноцеллюлозы — предпочтительнее. «Лигноцеллюлоза из древесных отходов или соломы — самое распространенное в мире возобновляемое сырье, но из-за сложной структуры ее использовать значительно труднее, чем крахмал», — объясняет профессор Роберт Мах.

Индуктор дороже золота в 60 раз

Чтобы гриб производил ферменты, нужен индуктор — дисахарид софороза. Чистая софороза стоит около 2500 евро за грамм. Для сравнения: грамм золота — около 40 евро. «Высокая стоимость химического индуктора — ключевой фактор цены биотоплива», — говорит Роберт Мах.

Постоянная активность благодаря мутации

В одном из штаммов гриба произошла случайная мутация, которая нарушила работу химического переключателя. Этот мутировавший гриб производит нужные ферменты постоянно, даже без индуктора, и не останавливается при высокой концентрации глюкозы. «У этих грибов молекулярный переключатель всегда установлен на производство ферментов», — говорит Кристиан Дернтль, ведущий автор публикации в Biotechnology for Biofuels.

Генетический анализ позволил идентифицировать ответственный за такое поведение ген и белок, на который влияет мутация. Это позволило целенаправленно вызвать ту же мутацию у других штаммов гриба. «Мы поняли механизм этого молекулярного переключателя, и теперь перед нами открываются прекрасные возможности», — говорит руководитель группы проекта Астрид Мах-Айгнер.

Теперь целенаправленно тестируются другие генетические изменения, которые могут привести к созданию еще более продуктивных грибов и сделать производство топлива из лигноцеллюлозы экономически более привлекательным.