19:47 2023-03-27
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Studiul deschide calea către o producție mai eficientă de etanol 2G folosind o tulpină de drojdie special modificată
_ Studiu paves cale către o producție mai eficientă de etanol 2G utilizând o tulpină de drojdie special modificată
Un studiu brazilian deschide calea către o eficiență sporită a producției de etanol de a doua generație (2G), pe baza descoperirii unor noi ținte pentru ingineria metabolică într-un tulpină mai robustă de drojdie industrială. Un articol despre studiu este publicat în revista Scientific Reports.
Bazele de date întocmite de autori sunt la dispoziția comunității științifice în depozitul Universității de Stat din Câmpinas. (UNICAMP), care este membru al Dataverse Project, o inițiativă internațională de colaborare.
Etanolul de prima generație (1G) este produs din surse bogate în carbohidrați (cum ar fi zaharoza), în special trestia de zahăr în Brazilia. caz. Prelucrarea trestiei de zahăr generează cantități mari de reziduuri fibroase, cum ar fi bagasul, care poate fi folosit pentru a produce abur și energie electrică în centralele electrice. Aceste reziduuri sunt bogate în celuloză și hemiceluloză (carbohidrați polimerici care mențin rezistența mecanică a pereților celulelor stem ale plantelor), care pot fi folosite pentru a produce etanol 2G prin conversie în molecule mai mici pentru fermentare de către drojdii și alte microorganisme.
Principala provocare în producția de etanol 2G este eficiența conversiei, deoarece celuloza și hemiceluloza sunt greu de hidrolizat. Primul pas trebuie să fie îndepărtarea ligninei dure, strunoase, care este practic fibre, pentru a pune la dispoziția drojdiei zaharurile simple aflate în celuloză și hemiceluloză. Acesta este costisitor, consumă multă energie și eliberează substanțe care pot inhiba procesul de fermentație.
„Producția de etanol 2G necesită încă optimizare pentru a crește eficiența. Una dintre abordările necesare implică identificarea tulpinilor de drojdie. care rezistă la alterarea de către moleculele inhibitoare derivate din procesarea acestor reziduuri”, a spus Marcelo Mendes Brandão, ultimul autor al articolului și cercetător la Centrul de Biologie Moleculară și Inginerie Genetică (CBMEG) al UNICAMP. „Se știe că unele tulpini de drojdie industriale au niveluri mai ridicate de toleranță la acești compuși. Un exemplu bine documentat este Saccharomyces cerevisiae SA-1, o tulpină industrială braziliană pentru etanol combustibil care a demonstrat rezistență ridicată la inhibitorii produși prin pretratarea complexelor celulozice. . Această tulpină a fost punctul central al studiului nostru.”
Experimentele au fost efectuate de primul și al doilea autori Felipe Eduardo Ciamponi și Dielle Pierotti Procópio, ambii fiind doctori. candidații la acea vreme, într-o colaborare care implică laboratorul condus de Thiago Olitta Basso, cercetător la Departamentul de Inginerie Chimică al Școlii de Inginerie a Universității din São Paulo (POLI-USP) și laboratorul lui Brandão la CBMEG-UNICAMP.
„Pentru a pune acest studiu în contextul cercetării asupra etanolului 2G, știam că anumite tulpini de S. cerevisiae sunt rezistente la acești inhibitori, dar mecanismul molecular pe care îl folosesc pentru a obține această rezistență este complex, implicând procese multiple și de reglementare. căi”, a spus Basso. Studiul sa concentrat pe acidul p-cumaric (pCA), unul dintre principalii inhibitori prezenți în bagasa de trestie de zahăr după procesare. „Datele disponibile în literatură arată că pCA inhibă producția de biomasă și scade performanța acestei tulpini de drojdie în producția de etanol 2G.”
Pentru a înțelege cum a răspuns drojdia la mediul de cultură, cercetătorii au decis să folosească o abordare bazată pe multiomică combinată cu bioinformatica pentru a integra analiza transcriptomului - gama completă de molecule de ARN mesager (ARNm) exprimate de organism - cu date fiziologice cantitative. Scopul lor a fost de a ajunge la o caracterizare moleculară și fiziologică a răspunsului drojdiei la acest inhibitor cheie.
Procópio și Ciamponi au efectuat experimentele biologice la Laboratorul de bioprocesare (BELA) al POLI-USP folosind cultivarea continuă în chemostate, un tip de bioreactor în care condițiile fiziologice și chimice sunt strict controlate, permițându-le să izoleze modificări transcriptomice care au apărut ca răspuns la prezența pCA fără interferență de la alte variabile influențate de condițiile de mediu.
Probe de S. cerevisiae SA-1 în stare de echilibru cultivate în chemostate anaerobe cu și fără pCA au fost colectate pentru a determina fiziologic parametrii. O parte din material a fost trimisă în Taiwan pentru secvențierea ARN. Rezultatele, care au fost analizate la Laboratorul de Biologie a Sistemelor Integrative CBMEG-UNICAMP, au arătat că mecanismele biologice folosite de tulpina de drojdie pentru a supraviețui sub influența acestui inhibitor sunt chiar mai complicate decât se credea anterior.
Cantitativul Datele fiziologice au sugerat că drojdia a avut tendința de a crește producția de zahăr și etanol atunci când a fost expusă la stresul pCA în condiții anaerobe (relevante pentru procesul industrial).
Brazilia a avansat în cercetarea modalităților de a-și valorifica biodiversitatea remarcabilă pentru a optimiza randamentele de biomasă în fabricarea de bioproduse – bunuri de consum care pot fi construite, asamblate sau produse prin conversia unei părți a unui organism, ca în cazul țesuturilor și fibrelor vegetale, sau prin captarea metaboliților acestora. „Un exemplu este producția de etanol combustibil, o marfă cu impact semnificativ asupra economiei braziliene”, a spus Brandão.
Comentarii:
Adauga Comentariu