Биоинженерные дрожжи питаются отходами сельского хозяйства
Исследователи из Школы инженерии создали модифицированные дрожжи, способные питаться более широким спектром материалов, включая отходы биомассы: листья, шелуху, стебли и древесную щепу.
Инженерия дрожжей для роста на сахарах биомассы
Новые дрожжи могут питаться сахарами, такими как ксилоза, арабиноза и целлобиоза, которые можно экстрагировать из неперевариваемых древесных частей сельскохозяйственных культур (кукурузные стебли, шелуха, листья, стебли пшеницы). Ежегодно производится около 1,3 миллиарда тонн таких отходов биомассы.
«Если мы сможем заставить дрожжи питаться отходами биомассы, мы создадим биосинтетическую промышленность с низким углеродным следом», — говорит Нихил Наир, доцент химической и биологической инженерии.
Минимальная инженерия для максимального результата
Команда модифицировала существующий генетический «пульт управления» (регулон), который дрожжи используют для регуляции потребления галактозы. В более раннем исследовании регулон был изменён так, чтобы сенсор распознавал ксилозу. В новой работе, описанной в Metabolic Engineering, регулон был доработан для распознавания ксилозы, арабинозы и целлобиозы.
«Мы хотели создать единый дрожжевой организм, который мог бы питаться полным или почти полным набором сахаров биомассы», — сказал Шон Салливан, соавтор исследования.
При минимальных изменениях новый регулон позволил дрожжам расти на этих трёх сахарах со скоростью, сравнимой с ростом на нативных сахарах — глюкозе и галактозе.
Улучшение производства
Перепроектирование дрожжей закладывает основу для улучшенного производства биосинтезированных продуктов:
- Лекарства: инсулин, гормон роста, антитела, вакцины.
- Натуральные соединения: скополамин (от укачивания), атропин (для лечения болезни Паркинсона), артемизинин (против малярии).
- Биотопливо: этанол, изобутанол, изопентанол (с большей энергией на литр).
- Биопластики: строительные блоки для полимолочной кислоты (PLA).
«Пока научное сообщество продолжает инновации в создании дрожжей для производства новых продуктов, мы готовим организм к эффективному росту на отходах сельскохозяйственной биомассы, замыкая углеродный цикл», — заключил Нихил Наир.