Учёные изучили генетический резервуар термофильных бактерий

Исследователи из Центра биоэнергетических наук Министерства энергетики США определили ключевые белки в группе термофильных бактерий, что может ускорить развитие производства биотоплива следующего поколения.

Учёные давно ищут экономически эффективные способы расщепления сложного растительного материала, такого как просо прутьевидное, для получения сахаров, которые затем сбраживаются в биотопливо. Обычные процессы требуют добавления коммерчески производимых ферментов. В качестве альтернативы исследуются определённые бактерии, естественным образом способные разрушать биомассу растений в своей среде.

Чтобы понять механизмы этой микробной способности, команда из Университета штата Северная Каролина, Национальной лаборатории Ок-Ридж и Университета Джорджии проанализировала геномы восьми видов бактерий рода Caldicellulosiruptor. Эти виды, обнаруженные в разных точках мира от Новой Зеландии до Исландии и России, способны разлагать растительную биомассу при экстремально высоких температурах.

Сравнив геномы восьми родственных, но различающихся видов, команда определила, какие гены уникальны для видов, способных расщеплять целлюлозу. Дополнительный протеомный анализ подтвердил, как эти гены экспрессируются в белки, выполняющие деградацию целлюлозы.

Исследование выявило ранее не охарактеризованную группу белков, определённых как адгезины. Они помогают бактериям прикрепляться к частице растительного материала для более эффективного его разрушения. Это объясняет, почему одни виды в роду лучше других справляются с деконструкцией биомассы.

Ключевой задачей в снижении стоимости производства лигноцеллюлозного биотоплива является повышение эффективности доступа к сахарам, «запертым» в клеточной стенке растений. Понимание процессов, уже существующих у таких целлюлозоразрушающих организмов, как Caldicellulosiruptor, позволит совершить огромный скачок в использовании микробов для переваривания растительной биомассы и одновременного сбраживания сахаров в биотопливо.