Senternovem
23-03-2009 | Gemodificeerd gist fermenteert pentose suikers tot ethanol
Onderzoekers aan de Goethe-Universität in Frankfurt hebben het enzym
ontdekt dat in staat is om xylose (een 5-koolstof-suikers) of glucose
(6-koolstof-suikers) te vergisten. Het team heeft daarvoor de gist
Saccharomyces cerevisiae genetisch moeten modificeren. Met behulp van
het nieuwe enzym is uit cellulosehoudende biomassa, ethanol te
produceren. Het tijdschrift Applied Environmental Microbiology heeft
hier op 13 februari jl. over gepubliceerd.
De Duitse Hoogleraar Eckhard Boles en zijn collegae ontdekten dat bij
behandeling van cellulosehoudende biomassa, een mengsel van hexose
(6-koolstof) en pentose (5-koolstof) suikers vrijkomt. Pentose suikers
omvatten galactose, mannose, D-xylose en L-arabinose. De standaard
industriële gist Saccharomyces cerevisiae kan snel suikers omzetten en
hoge opbrengsten van ethanol realiseren. De gist heeft voordelen want
het is bijvoorbeeld ethanoltolerant, maar helaas niet in staat om
pentose suikers snel te vergisten.
Uit onderzoek bleek dat er een gebrek aan micro-organismen is die
zowel hexoses als pentoses efficiënt kunnen converteren in ethanol: de
feitelijke belemmering voor de economische productie van
cellulose-ethanol via de fermentatieroute.
Boles en zijn collegae hebben een nucleïnezuur gevonden dat te
modificeren is met de gewenste eigenschappen. Een nucleïnezuur is een
complexe biochemische macromolecule. De macromolecule is opgebouwd uit
een keten van nucleotiden die genetische informatie bevatten. DNA en
RNA zijn natuurlijke nucleïnezuren. Het team heeft een nieuwe soort
enzym, de Xylose isomerase, ontwikkeld. Het betreft een gemodificeerde
vorm van de anaerobe bacterie, de Clostridium phytofermentans, die ook
in de S. cerevisiae voorkomt.
Via heterologe expressie geeft dit enzym de gistcellen het vermogen om
de D-xylose te gebruiken als enige koolstof- en energiebron. De crux
zit hem in het feit dat het nieuwe enzym geen hinder ondervindt van
xylitol. Xylitol ontstaat normaliter als bijproduct tijdens het
fermentatieproces van xylose en werkt op haar beurt remmend op het
functioneren van de oorspronkelijke enzymen. De bevindingen bieden een
uitgangspunt voor de verdere verbetering van xylose-vergisting met
behulp van industriële gisten.
Bron
Goethe-Universität