Единичный ген микроба связан с повышенной устойчивостью к этанолу

Исследователи из BioEnergy Science Center Министерства энергетики США определили единственный ключевой ген в микроорганизме, который может помочь оптимизировать производство биотоплива из непродовольственного сырья.

Команда под руководством Стивена Брауна из Национальной лаборатории Ок-Ридж идентифицировала ключевой ген, ответственный за устойчивость к этанолу у бактерии Clostridium thermocellum. Этот микроорганизм рассматривается для использования в новой технологии производства биотоплива — консолидированной биопереработке (CBP).

Современные методы получения возобновляемого биотоплива из лигноцеллюлозной биомассы (например, проса прутьевидного или сельскохозяйственных отходов) требуют добавления дорогих ферментов для расщепления сырья. Более эффективный подход CBP использует микроорганизмы, которые сами производят ферменты для высвобождения растительных сахаров и их ферментации в этанол.

Хотя C. thermocellum изучали десятилетиями, генетическая основа её способности переносить высокие концентрации этанола оставалась неясной. Предыдущие исследования указывали, что устойчивость, вероятно, обусловлена множеством генов, а не одним аллелем.

Команда BESC определила единственный ген, секвенировав геномы двух штаммов C. thermocellum: дикого типа (в качестве референса) и адаптированного к этанолу. Исследователи выделили мутировавший ген в адаптированном штамме — алкогольдегидрогеназу (adhE), конечный белок в пути синтеза этанола у микроба.

«Когда мы вставили эту конкретную копию гена adhE в штамм дикого типа, мы смогли воспроизвести мутантный фенотип с помощью всего этого одного гена», — пояснил Браун.

Дальнейший анализ, включая моделирование белковой структуры, позволил получить более полную картину мутантного гена.