Ny genetisk metode forbedrer enzymets effektivitet

Forskere ved US Department of Energy's (DOE's) National Renewable Energy Laboratory (NREL) og University of Georgia udviklede en ny genteknisk teknik til dramatisk at forbedre et enzyms evne til at nedbryde biomasse.

Den nye metode, Evolution ved amplifikation og syntetisk biologi (EASy), gjort det muligt for forskere at fremskynde udviklingen af ​​en mikroorganismes ønskelige træk. Denne teknik førte til den usædvanlige fusion af enzymer fra to forskellige bakteriearter og bidrog til den nye brug af mikrober til at omdanne lignin, en vigtig bestanddel af plantebiomasse, til værdifulde kemikalier.

EASy-metoden muliggør inkorporering af hundredvis af kopier af et gen-som indeholder koden for et specifikt enzym-tilbage-til-ryg i en celle. Denne region med gentaget DNA giver cellen et middel til at gennemgå en accelereret udvikling af dette gen. Dette kan i sidste ende føre til dannelse af enzymer med fremragende ydeevne.

"Vi kan lave mange, mange tilfældige ændringer og identificere dem, der er interessante ved hjælp af evolution, "sagde Christopher Johnson, en molekylærbiolog i NREL's National Bioenergy Center og medforfatter af det nye papir, "Fremskynder vejudvikling ved at øge gendoseringen af ​​kromosomale segmenter."

Udgivet i tidsskriftet Procedurer fra National Academy of Sciences , papiret var medforfatter af NRELs Graham Dominick, Emily Fulk, Paval Khanna, Jeffrey Linger, og Gregg Beckham, og University of Georgia's Melissa Tumen-Velasquez, Alaa Ahmed, Sarah Lee, Alicia Schmidt, Mark Eiteman, og Ellen Neidle.

Forskere indsatte DNA, der koder for enzymet GcoA fra bakterien Amycolatopsis i en anden bakterie, Acinetobacter baylyi ADP1, placere det ved siden af ​​genet, der koder for CatA -enzymet. EASy -teknikken resulterede i den usædvanlige fusion af to gener i et enkelt gen, der koder for et kimært enzym.

Det kendetegn ved dette kimære enzym var evnen til mere effektivt at omdanne en komponent af lignin - en særlig modstandsdygtig del af plantebiomasse - til brændstoffer, og en forløber for plast, såsom nylonlignin, omfatter ca. 30 procent biomasse.

"Det er et spørgsmål om konverteringseffektivitet, "sagde Linger." Hvis du ikke bruger de 30 procent, du smider det væk. Vi prøver at fange de 30 procent. "