Создан первый синтетический целлюлосом в дрожжах

Исследователи под руководством профессора химической инженерии Университета Калифорнии в Риверсайде (UCR) Уилфреда Чена впервые сконструировали синтетический целлюлосом в дрожжах, которые гораздо более устойчивы к этанолу, чем бактерии, в которых эти структуры обычно встречаются.

Дрожжевой целлюлосом может обеспечить эффективную одностадийную «консолидированную биопереработку», максимизируя каталитическую эффективность гидролиза целлюлозы с одновременным брожением. Этот процесс с использованием модифицированных дрожжей потенциально может сделать производство биоэтанола из биомассы более эффективным и экономичным.

Федеральный Закон об энергетической политике требует увеличения производства возобновляемого топлива, такого как биоэтанол из биомассы. В настоящее время наиболее распространенный метод производства биоэтанола использует сахарный тростник и кукурузный крахмал. Эффективные и рентабельные методы использования непищевых материалов, таких как целлюлозная биомасса из сельскохозяйственных и древесных отходов, являются фокусом новых исследований команды Чена и других.

Использование множества ферментов в целлюлосоме значительно повышает эффективность гидролиза, поскольку могут перевариваться гетерогенные формы целлюлозы. Искусственный целлюлосом, разработанный в UCR, является высокомодульным и может быть сконструирован для экспрессии десяти или более различных целлюлаз, состав которых можно настраивать для оптимизации гидролиза любого сырья.

Целлюлосомы — это самоорганизующиеся структуры на поверхности некоторых бактерий, которые позволяют организмам эффективно расщеплять целлюлозу. Целлюлосома содержит несколько типов целлюлаз (ферментов, расщепляющих целлюлозу), оптимально расположенных для максимальной активности.

Экспериментальный целлюлосом содержал три разные целлюлазы. Дрожжи, модифицированные этим целлюлосомом с тройной целлюлазой, смогли размножиться до высоких уровней, используя целлюлозу в качестве единственного источника углерода. По сравнению с контрольными образцами, экспрессирующими одну или две целлюлазы, дрожжи с тройной целлюлазой показали более высокие скорости гидролиза, что демонстрирует преимущество использования разнообразных целлюлолитических ферментов в одном организме.

Подробнее: Процесс описан в статье «Функциональная сборка миницеллюлосом на поверхности клеток Saccharomyces cerevisiae для гидролиза целлюлозы и производства этанола» в выпуске журнала Applied and Environmental Microbiology Американского общества микробиологии от 1 октября 2009 года. Соавторами статьи выступили студенты UCR Шен-Лунг Цай и Шайлендра Сингх, постдок Джеонгсеок О и Жуйчжэнь Чен, доцент Школы химической и биомолекулярной инженерии Технологического института Джорджии.