Открытие гена может стать ключом к рентабельному целлюлозному этанолу
Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж улучшают штаммы микроорганизмов, используемых для преобразования целлюлозной биомассы в этанол. Недавняя модификация может повысить эффективность этого процесса.
Хотя улучшенные мутантные микроорганизмы создавались и ранее, авторы статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences впервые идентифицировали ключевой ген у Z. mobilis и продемонстрировали повышенную эффективность штамма и его потенциал для более рентабельного производства биотоплива.
Проблема ингибиторов
Растительная биомасса (например, кукурузная солома, мискантус) требует предварительной обработки для высвобождения сахаров. Однако эти обработки создают побочные химические вещества — ингибиторы, которые подавляют или останавливают брожение микроорганизмами.
«Есть два способа борьбы с этой проблемой, — говорит микробиолог Стивен Браун. — Первый — удалить ингибиторы, но это очень дорого. Второй — наш путь: создать микроорганизмы, более толерантные к ингибиторам».
Роль гена nhaA
Немутировавший штамм Z. mobilis не может расти в присутствии одного из основных ингибиторов — ацетата. Однако при сверхэкспрессии гена nhaA (путем вставки фрагмента ДНК с этим геном) бактерия приобретает устойчивость к ацетату.
Универсальность метода
Исследователи не ограничились Z. mobilis. Они изучили родственные гены у других микроорганизмов и подтвердили, что метод работает и в них.
«Мы интегрировали этот ген в штамм дрожжей, и улучшения перенеслись на дрожжи», — сообщает ведущий автор Шихуй Ян.
Перспективы и технологии
Этот подход может стать частью «инструментария» — комбинации мутантных генов, снижающих влияние конкретных ингибиторов. Развитие технологии ускорит его создание.
«Секвенатор ДНК, который мы использовали, был недоступен еще пять лет назад. Он в 4000 раз мощнее машины, завершившей секвенирование человеческого генома почти десятилетие назад», — отмечает Браун.
В настоящее время в ORNL секвенируют другие микроорганизмы, используемые в производстве биотоплива, которые также могут быть улучшены для устойчивости к различным ингибиторам.