Как улучшить биотопливо? Убедить дрожжи, что они не голодают
Исследователи из Принстонского университета обнаружили генетический переключатель, который значительно увеличивает производство дрожжами перспективного биотоплива — изобутанола. В норме дрожжи производят лишь крошечное его количество.
Ключевое открытие
Учёные выявили ген GLN3, участвующий в реакции дрожжей на изобутанол как на сигнал голода. При наличии изобутанола дрожжи перестают расти и прекращают его производство, чтобы сохранить ресурсы. Удаление этого гена нарушило этот механизм, в результате чего дрожжи перестали «видеть» в изобутаноле сигнал голода и смогли перенаправить ресурсы на борьбу с его токсичностью.
Результаты
- Генетически модифицированные дрожжи стали в 5 раз более устойчивыми к токсическому действию изобутанола.
- Производство изобутанола увеличилось примерно в пять раз по сравнению со стандартными штаммами.
Преимущества изобутанола
Изобутанол — более совершенное биотопливо, чем этанол:
На ~25% выше энергетическая плотность.
Лучшая совместимость с существующей инфраструктурой хранения, транспортировки и обычными автомобильными двигателями.
Меньшая гигроскопичность и летучесть.
Может быть преобразован в авиационное топливо.
Значение и перспективы
Токсичность для микроорганизмов — главное ограничение для промышленного производства изобутанола. Открытие генетической мишени GLN3 — важный шаг в создании эффективных микробных «фабрик» для возобновляемого биотоплива, что является частью стратегии по смягчению последствий изменения климата.
Исследование, опубликованное 13 ноября в журнале Cell Systems, проводилось на дрожжах Saccharomyces cerevisiae — основном микроорганизме в производстве биоэтанола. Учёные планируют продолжить изучение генетической библиотеки штаммов, чтобы найти новые способы повышения толерантности и продуктивности дрожжей.