Новые ферменты для биотоплива: ключ в микробных сообществах

Новое исследование, проведенное учеными из Объединенного института биоэнергетики (JBEI) Министерства энергетики США, демонстрирует важность микробных сообществ как источника стабильных ферментов для преобразования растений в биотопливо.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology, сообщает об открытии новых типов целлюлаз — ферментов, расщепляющих растения на компоненты для производства биотоплива и биопродуктов. Эти целлюлазы были получены из микробиома, что отличается от традиционного подхода использования изолированных микроорганизмов.

Ученые начали с изучения микробного сообщества в образцах муниципального компоста. Метагеномный анализ в Объединенном институте генома (JGI) показал, что 70% ферментативной активности происходило от целлюлаз, продуцируемых группой некультивируемых бактерий в компосте. Эти ферменты легко расщепляли целлюлозу растительной биомассы до глюкозы при температурах до 80 градусов Цельсия.

"Мы культивируем целое сообщество микробов, чтобы получить доступ к ферментам, которые невозможно выделить из изолятов", — пояснил руководитель исследования Стив Сингер. — "Это позволяет нам увидеть то, что мы не видим, когда они изолированы, и открывает возможность обнаружить новые типы ферментов, которые производятся только микробами в сообществах".

Бактериальная популяция Candidatus Reconcilibacillus cellulovorans продуцировала целлюлазы, организованные в необычайно стабильные углеводно-белковые комплексы — структуру, ранее не наблюдавшуюся у изолятов. Эта стабильность делает новые комплексы целлюлаз привлекательными для применения в производстве биотоплива.

"Ферменты сохраняются даже после снижения численности бактерий", — отметил Сингер, сравнив микробное сообщество с закваской для хлеба. — "Мы поддерживали культивирование микробного сообщества в лаборатории более трех лет".

Эта стабильность является ключевым преимуществом перед другими целлюлазами, которые быстрее деградируют при высокой температуре.