Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía y del Centro de Ciencias BioEnergéticas BESC dicen que una mejor comprensión de una bacteria podría conducir a una producción más barata de etanol celulósico y otros biocombustibles avanzados.
Su descubrimiento se realizó durante una investigación sobre el desempeño de Clostridium thermocellum . Los científicos descubrieron que el microorganismo utiliza los mecanismos comunes de degradación de la celulasa conocidos hoy enzimas libres y enzimas andamiadas unidas a la célula, y una nueva categoría de enzimas andamiadas no unidas a la célula.
El descubrimiento fue una sorpresa para los investigadores y explica el rendimiento superior de C. termocelda sobre biomasa. Un documento que informa sobre el potencial de la bacteria, "Rendimiento dramático de Clostridium Thermocellum explicado por su amplia gama de modalidades de celulasa, "aparece en la edición actual de la revista Avances científicos .
Esta bacteria anaeróbica es un candidato importante para la producción de biocombustibles a partir de materias primas de biomasa porque ya posee un sistema de celulasa externo y las vías metabólicas internas para convertir la biomasa en etanol. C. termocelda es ubicuo y se ha aislado del suelo, el compost, los herbívoros y las aguas termales.
" C. termocelulo puede revivirse desde cualquier lugar, sin importar dónde se encuentre, si la biomasa está presente y la temperatura es correcta, allí estará ", dijo el científico de NREL Yannick Bomble, quien es el líder del proyecto y autor principal del artículo.
C. termocelda utiliza un sistema de enzimas libres y un sistema celulosómico atado celulosoma en el que las enzimas activas de carbohidratos CAZymes están organizadas por proteínas scaffoldin primarias y secundarias para generar grandes complejos de proteínas unidos a la pared celular bacteriana. "Estos complejos enzimáticos son unmaquinaria increíble ", dijo Bomble." Pueden incluir hasta 63 enzimas que degradan la biomasa. Uno puede pensar en un celulosoma como un pulpo a nanoescala que envuelve y digiere microfibrillas de celulosa desde todos los ángulos ".
los investigadores de BESC en NREL utilizaron estrategias de clonación recientemente publicadas, habilitadas por una colaboración con Dartmouth College, para investigar la importancia de los andamios primarios y secundarios de C. termocelda usando cepas de eliminación de scaffoldin. Descubrieron que las scaffoldins eran esenciales para el mecanismo de desfibrilación de la pared celular usado por C. thermocellum. Los celulosomas nativos son capaces de crear o al menos mantener un área de superficie de sustrato aumentada durante la deconstrucción al esparcir y dividir las partículas de biomasa.la capacidad se pierde por completo con cualquier modificación de estos celulosomas, como la eliminación de los andamios primarios o secundarios.
Estas observaciones interesantes no fueron el único descubrimiento que hicieron los investigadores. Utilizando las mismas cepas mutantes como fondo, también encontraron un nuevo tipo de ensamblaje enzimático que no está atado a la célula y permite al microorganismo más libertad para explorar para obtener biomasa adicional oproporciona una redundancia en su sistema celulolítico para asegurar una fuente constante de azúcares.
Los resultados tienen implicaciones importantes para la industria y fueron fascinantes para los científicos. "Estamos aprendiendo mucho sobre este microorganismo, cómo puede prosperar en casi cualquier entorno y cómo funciona con biomasa. Sin embargo, nos damos cuenta de que existetodavía hay trabajo por hacer para llevarlo a su máximo potencial. Estamos trabajando constantemente para mejorar su actividad en biomasa y aumentar los rendimientos de combustible renovable ", dijo Bomble.
"Nuestra misión es permitir y acelerar el surgimiento de la empresa de biocombustibles celulósicos a través de nuestra investigación fundamental", dijo Paul Gilna, director de BESC. C. termocelda es reconocida como una de las bacterias más eficaces para la degradación de la celulosa en la biosfera, por lo tanto, el descubrimiento de este nuevo modo de acción representa un progreso significativo en los fundamentos científicos de los enfoques avanzados para la producción de biocombustibles ".
Este descubrimiento, habilitado por el BioEnergy Science Center, influirá en las estrategias utilizadas para mejorar la actividad celulolítica de los microbios que degradan la biomasa en el futuro. La conversión de biomasa afecta muchas áreas de la ciencia, desde la salud de los herbívoros y la producción de biocombustibles hasta la dinámica de las aguas termalesecosistemas
"La naturaleza multiinstitucional del Centro de Ciencias BioEnergéticas permite estudios impactantes como el que se informa aquí", dijo Michael Himmel, uno de los autores del trabajo de investigación y líder de actividad en el centro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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