For at finde nye biobrændstofenzymer, det kan tage en mikrobiel landsby

En ny undersøgelse ledet af forskere ved Department of Energy's Joint BioEnergy Institute (JBEI), baseret på Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), demonstrerer betydningen af ​​mikrobielle samfund som en kilde til stabile enzymer, der kan bruges til at omdanne planter til biobrændstoffer.

Studiet, for nylig offentliggjort i tidsskriftet Naturmikrobiologi , rapporter om opdagelsen af ​​nye typer cellulaser, enzymer, der hjælper med at nedbryde planter til ingredienser, der kan bruges til at lave biobrændstoffer og bioprodukter. Cellulaserne blev dyrket fra et mikrobiom. Brug af et mikrobielt samfund afviger fra den metode, der typisk tages ved at bruge isolerede organismer til at opnå enzymer.

Forskerne studerede først det mikrobielle menageri, der findes i et par kopper kommunal kompost. Metagenomisk analyse ved DOE Joint Genome Institute (JGI) af mikrobiomet hjalp med at afsløre, at 70 procent af den enzymatiske aktivitet stammer fra cellulaser produceret af en klynge af dyrkede bakterier i komposten. De fandt ud af, at enzymerne let nedbrød cellulosen i plantebiomasse til glukose ved temperaturer op til 80 grader Celsius.

"Her dyrker vi et helt samfund af mikrober for at få adgang til enzymer, som vi ikke kunne få fra isolater, "sagde undersøgelsesforsker Steve Singer, seniorforsker i Berkeley Labs afdeling for biologiske systemer og teknik og direktør for Microbial and Enzyme Discovery på JBEI. "Nogle mikrober er svære at dyrke i et laboratorium. Vi dyrker mikrober, der bor i lokalsamfund, som de forekommer i naturen, som giver os mulighed for at se ting, vi ikke ser, når de er isolerede. Dette åbner mulighed for at opdage nye typer enzymer, der kun produceres af mikrober i lokalsamfund. "

Bakteriepopulationen, Kandidat Reconcilibacillus cellulovorans, gav cellulaser, der var arrangeret i bemærkelsesværdigt robuste kulhydrat-proteinkomplekser, en struktur, der aldrig før er observeret i isolater. Stabiliteten af ​​de nye cellulasekomplekser gør dem attraktive til anvendelser inden for produktion af biobrændstoffer, undersøgelsens forfattere sagde.

"Enzymerne vedvarer, selv efter et fald i bakteriel overflod, "sagde Sanger der sammenlignede det mikrobielle samfund med surdejsstartere gæret fra vild gær og venlige bakterier. "Vi holdt dyrkningen af ​​det mikrobielle samfund i gang i mere end tre år i laboratoriet."

Denne stabilitet er en vigtig fordel i forhold til andre cellulaser, der nedbrydes hurtigere ved høj temperatur, sagde forskerne.