211service.com
Geny grzybów pomagają zamienić trawę w etanol
Geny skopiowane z pospolitego grzyba mogą uprościć produkcję etanolu z powszechnie dostępnych materiałów, takich jak trawa i wióry drzewne, co pewnego dnia może pomóc etanolowi konkurować z benzyną.
Przewoźnicy: Na tym obrazie drożdży można zobaczyć białka grzybów, które pomagają transportować złożone cukry w celu trawienia. Białka transporterowe zostały oznaczone zielonym białkiem fluorescencyjnym.
Naukowcy pobrali geny z grzyba, który rośnie na trawie i martwych roślinach, i przeszczepili je do drożdży, które są już wykorzystywane do przekształcania cukru w etanol. Geny pozwalają drożdżom fermentować części roślin, których normalnie nie mogą strawić, potencjalnie usprawniając produkcję etanolu.
To po prostu bardziej wydajny proces, mówi Jamie Cate , biolog na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley oraz w Lawrence Berkeley National Laboratory. Ogolenie każdego grosza, jaki można, sprawi, że będzie konkurować z olejem, mówi Cate, która kierowała pracą.
Większość etanolu jest wytwarzana przy użyciu cukrów prostych, takich jak glukoza pochodząca z ziaren kukurydzy lub trzciny cukrowej. Producenci etanolu chcieliby wykorzystywać glukozę z bardziej obfitych źródeł, takich jak łuski i łodygi kukurydzy, proso rózgowe, odpady drzewne i inne twarde materiały roślinne. Ale te części roślin są wykonane z celulozy, węglowodanu zbudowanego z długich łańcuchów cukrów. Aby drożdże wytwarzały etanol z tych materiałów, węglowodan złożony musi najpierw zostać rozłożony na bardzo proste cukry, co jest procesem czasochłonnym i zwykle wymagającym dodania drogich enzymów.
Dzięki nowej technice producenci etanolu nie będą już musieli rozkładać celulozy na cukry proste. Zamiast tego musieliby tylko rozłożyć celulozę na materiał pośredni zwany celodekstryną. Zmodyfikowane drożdże mogą z tym współpracować, zamiast czekać, aż zostaną rozłożone aż do glukozy, usuwając kroki, które kosztują czas i pieniądze.
Drożdże pobierają prostą cząsteczkę, taką jak glukoza, i trawią ją jako pożywienie, wytwarzając alkohol jako produkt uboczny. Naukowcy z Berkeley wraz z kolegą z Chińska Akademia Nauk w Tianjin odkryli, że rozmyty pomarańczowy grzyb zwany Neospory który rośnie na martwej materii roślinnej, wytwarza dwa różne białka, które pomagają transportować bardziej złożone cząsteczki celulozy do komórek w celu trawienia. Ponadto odkryli, że grzyb wytwarza enzym, który może pomóc w dalszym rozkładzie tych cząsteczek. Następnie naukowcy przestudiowali genom A Neospory znaleźć geny odpowiedzialne za te zdolności
Lee Lynd , inżynier ds. środowiska w Dartmouth, mówi, że koncepcja inżynierii drobnoustrojów fermentujących cukier, aby wytwarzały również enzymy, jest powszechnie uważana za najbardziej obiecujące podejście do przekształcania materiałów celulozowych w etanol. Jak mówi, wielu badaczy pracuje nad konsolidacją etapów przetwarzania etanolu, a niektórzy osiągnęli lepsze wyniki w niektórych częściach procesu. Ale Lynd mówi, że to pierwszy raz, o ile wie, że ktoś sklonował te transportery.
Te postępy są istotne, pokazują w zasadzie obietnicę stworzenia drobnoustrojów w celu poprawy przetwarzania biomasy i mogą być stosowane komercyjnie, mówi Lynd. Jednak postępy same w sobie nie umożliwiają i stanowią stosunkowo wczesny krok na długiej ścieżce.
Technika ta nie dotyczy zbyt wielu procesów przetwarzania związanych z produkcją etanolu. Producenci etanolu nadal musieliby używać enzymów do rozkładania celulozy do etapu pośredniego zwanego celodekstryną. Ale drożdże mogą z tym pracować, zamiast czekać, aż zostanie rozłożony aż do glukozy, usuwając kroki, które kosztują czas i pieniądze.
Do swoich badań grupa wykorzystała szczep drożdży powszechnie badany w laboratoriach. Geny będą musiały zostać wprowadzone do szczepów hodowanych w celu wytrzymania wymagań przemysłowej produkcji etanolu. Zajmą się tym naukowcy z University of Illinois, będącego częścią Energy Biosciences Institute, który sfinansował badania. Tymczasem Cate będzie kontynuować naukę Neospora by zobaczyć, czy może znaleźć jeszcze lepszą kombinację genów. Nadal będziemy szturchać i szturchać Neospora żeby zobaczyć, jakie inne sztuczki może mieć dla nas, mówi.
Cate mówi, że może upłynąć pięć lat, zanim zmodyfikowane drożdże będą gotowe do użycia w demonstracyjnej fabryce etanolu, a być może dziesięć lat, zanim etanol wytworzony w ten sposób trafi do zbiorników z gazem. Naukowcy przez jakiś czas nie będą wiedzieć, jak duży wzrost wydajności wytworzą zmodyfikowane drożdże, dopóki nie zostaną wypróbowane w warunkach produkcyjnych.
Wprowadzamy poprawę o 10 do 20 procent, inne firmy poprawiają swoje enzymy o 10 do 20 procent i nagle obniżyliśmy koszty do miejsca, w którym może zacząć konkurować z ropą, mówi Cate.