Грибы как ключ к эффективному разложению биомассы
Одна из главных задач в коммерциализации целлюлозного биотоплива — экономичное расщепление растительного материала для высвобождения ферментируемых сахаров. Министерство энергетики США (DOE) финансирует проекты по поиску ферментов в организмах, оптимально разлагающих целлюлозное сырьё. Один из таких источников — грибы, разрушающие мёртвую древесину в лесах.
Объединённый институт геномики DOE (JGI) ранее секвенировал геномы двух дереворазрушающих грибов. Теперь команда учёных из DOE JGI и Утрехтского университета представила анализ третьего подобного генома в статье, опубликованной 11 июля в Nature Biotechnology. Всего DOE JGI отсеквенировал и аннотировал 40 грибных геномов, и ещё 40 находятся в работе.
«Грибы гниения древесины — самые эффективные переработчики биомассы в природе. Мы хотим научиться у них самым эффективным способам превращения биомассы в биотопливо», — говорит Игорь Григорьев, руководитель программы грибной геномики DOE JGI.
Исследованный гриб Schizophyllum commune (встречается на всех континентах, кроме Антарктиды) характерен для белой гнили. Он разрушает целлюлозу и лигнин. Его геном размером 38.5 млн нуклеотидов содержит около 13 200 генов. Изучение этого набора ферментов поможет выбрать наиболее подходящие энзимы для конкретных стратегий производства биотоплива.
«Сюрпризом стало то, насколько больше разнообразие ферментов, участвующих в деградации биомассы у S. commune, по сравнению с ранее изученным P. chrysosporium. Фактически, у S. commune один из самых обширных ферментативных аппаратов для разложения целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина среди изученных грибов», — отметил Григорьев.
Дополнительное преимущество S. commune — его легко выращивать в лаборатории. Это единственный гриб, образующий плодовые тела, у которого можно проводить делецию (отключение) генов. Это позволяет изучать роль конкретных генов в разрушении древесины.
DOE JGI уже секвенировал геномы гриба белой гнили (P. chrysosporium, 2004 г.) и бурой гнили (Postia placenta, 2009 г.). Сейчас в процессе секвенирования находятся более десятка дереворазрушающих грибов. По данным базы GOLD, на долю DOE JGI приходится более трети всех секвенированных или планируемых к секвенированию грибных геномов в мире.
«Мы лишь прикоснулись к поверхности. Чтобы понять всё разнообразие механизмов деградации целлюлозы, нужно изучить больше геномов», — заключил Григорьев.