Новый ген повышает аппетит дрожжей к растительным сахарам

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон, стремящиеся использовать способность дрожжей для производства биотоплива, обнаружили, что эти микроорганизмы могут быть разборчивы в потреблении сахаров.

Опубликованная на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences работа команды из Центра биоэнергетических исследований Великих озёр выявила несколько новых генов, улучшающих способность дрожжей использовать ксилозу — пятиуглеродный сахар, который может составлять почти половину доступных растительных сахаров. Если удастся заставить дрожжи использовать большую часть этих сахаров, можно повысить эффективность производства возобновляемого топлива из биомассы, такой как кукурузная солома или просо прутьевидное.

"Штаммы дрожжей, используемые в настоящее время для производства биотоплива, медленно и неэффективно превращают ксилозу в этанол и делают это только после полного истощения глюкозы", — говорит ведущий автор исследования Дана Вольбах.

Команда совместно с Объединённым институтом исследований генома Министерства энергетики США секвенировала геномы двух видов грибов, обитающих в среде жуков-короедов. Поскольку древесная биомасса, такая как кора, содержит много ксилозы, эти грибы хорошо адаптированы к использованию этого сахара.

Применяя сравнительную геномику к экологии грибов, учёные смогли быстро идентифицировать гены с потенциалом для улучшения конверсии биомассы.

"Сравнивая последовательности геномов и паттерны экспрессии многих дрожжей, мы смогли выявить элементы, общие для всех ферментирующих ксилозу дрожжей, и элементы, отсутствующие у неферментирующих", — объясняет Вольбах.

Затем команда ввела несколько генов в S. cerevisiae, который в норме не может потреблять ксилозу. Введение одного конкретного гена, названного CtAKR, значительно увеличило потребление ксилозы, что является важным шагом для экономичного производства биотоплива из растительного материала.

"Это исследование предоставило нам отличный геномный инструментарий. Мы рады исследовать новые пути повышения способности дрожжей потреблять ксилозу и улучшать производство этанола для целлюлозного биотоплива", — говорит Вольбах.