Расшифрован геном важного для биотоплива штамма дрожжей

Исследователи из Медицинского центра Университета Дьюка полностью секвенировали геном штамма дрожжей, который эффективно превращает сахарный тростник в этанол для биотоплива.

Ведущий автор исследования Лукас Аргесо (Lucas Argueso), Ph.D., подчеркнул, что понимание этого микроорганизма может сделать производство биотоплива более эффективным и помочь создать более устойчивые промышленные штаммы, способные производить биотопливо из непродовольственных культур, например, проса прутьевидного (switchgrass).

Исследование, проведенное совместно с учеными из Бразилии и Университета Северной Каролины, опубликовано в журнале Genome Research.

В 1970-х годах Бразилия, столкнувшись с ростом цен на нефть, начала производить биотопливо из обильных урожаев сахарного тростника. Изначально использовались коммерческие пекарские дрожжи, но они быстро погибали в суровых условиях промышленных ферментационных чанов. Естественный штамм дрожжей, обитающий на сахарном тростнике, оказался гораздо более жизнеспособным и устойчивым. Именно этот штамм, известный как PE-2, был изучен и картирован в данной работе.

Аргесо отметил, что ученые взяли организм, крайне важный в промышленности, но генетически неизученный. Секвенирование генома дало «дорожную карту», которая позволит улучшить естественные способности дрожжей и скрещивать штаммы для повышения эффективности.

Изучение выносливости дрожжей PE-2 особенно актуально по мере развития производства биотоплива. Поскольку сахарный тростник растет только в теплом климате, исследуются альтернативные источники углеводов, такие как просо прутьевидное, слоновая трава (гигантский мискантус). Геном PE-2 поможет в поиске лучших дрожжей для преобразования целлюлозы из трав в биотопливо.

Исследование также дало новую информацию о виде Saccharomyces cerevisiae — самом изученном виде дрожжей. Старший автор работы Том Питс (Tom Petes), Ph.D., указал, что промышленные штаммы дрожжей, вероятно, имеют высокую скорость эволюции, что помогает им адаптироваться к стрессовым условиям периодического культивирования.

Дрожжи PE-2 являются диплоидными, то есть имеют по две слегка различающиеся копии каждой из 16 хромосом. Наибольшие различия наблюдаются на концах хромосом, что облегчает рекомбинацию и ускоряет адаптацию, делая организм более устойчивым.