Ученые разработали молекулярный переключатель для недорогого производства биотоплива

Лигноцеллюлозные отходы, такие как опилки или солома, могут быть использованы для производства биотоплива, но только в том случае, если длинные молекулярные цепочки целлюлозы и ксилана будут разбиты на более мелкие молекулы сахара. Для этого используются грибки Trichoderma, которые посредством определенного химического сигнала вырабатывают необходимые ферменты.

Однако, эта технология довольно дорогостоящая, поскольку процесс выработки ферментов у обычных грибков не поддается какой-либо регулировке и в качестве «индуктора» для стимуляции этого процесса используется дисахарид софороза, один грамм которого сегодня стоит около 2500 евро.

В целях удешевления производства биотоплива ученые из Венского технического университета провели исследование, в ходе которого они изучали молекулярный переключатель, способного стимулировать генерацию фермента грибками. В результате, были созданы генетически модифицированные грибки, которые продуцируют необходимые ферменты практически все время и полностью независимо друг от друга.

Биотопливо можно получить довольно легко из крахмалистых растений, но тогда производство биотоплива будет конкурировать с производством сельхозпродукции, вследствие чего может развиться нехватка продовольствия в глобальном масштабе. Поэтому ученые из Венского университета считают использование лигноцеллюлозных растений для биотоплива предпочтительным вариантом.

В процессе исследований учеными были проанализированы множество различных штаммов грибков, которые имели разную производительность при выработке ферментов. И в одном из штаммов произошла случайная мутация, после которой гриб начал индуцировать ферменты даже при достижении высокой концентрации глюкозы и без использования индуктора. «В этих мутированных грибках молекулярный переключатель всегда устанавливается на производство фермента», – говорит Кристиан Дернтл, ведущий автор недавней публикации в журнале «Биотехнология для биотоплива».

Далее ученые с помощью генетического анализа определили, какой ген отвечает за нужную мутацию грибков, и смогли вызвать такие же мутации в других штаммах грибков. «Мы поняли механизм этого молекулярного переключателя и теперь для нас открываются многие замечательные возможности», – говорит руководитель проекта Астрид Маха-Айгнер. «В частности, это поможет нам сделать производство биологического топлива из лигноцеллюлозы экономически более привлекательным».