Los científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison y el Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos GLBRC han encontrado una manera de casi duplicar la eficiencia con la que una cepa industrial de levadura de uso común convierte los azúcares vegetales en biocombustible. La "súper levadura" recientemente diseñadapodría impulsar la economía de la fabricación de etanol, biocombustibles especiales y bioproductos.
Aunque Saccharomyces cerevisiae ha sido la levadura de elección de panaderos y cerveceros durante siglos, plantea un desafío único para los investigadores que lo utilizan para hacer biocombustible a partir de biomasa celulósica, como pastos, bosques o la porción no vegetal de plantas. El microbio de fama mundiales muy hábil para convertir la glucosa de una planta en biocombustible, pero por lo demás es muy quisquillosa e ignora la xilosa de la planta, un azúcar de cinco carbonos que puede representar casi la mitad de todos los azúcares disponibles.
"Para que los biocombustibles celulósicos se vuelvan económicamente factibles, los microbios deben poder convertir todos los azúcares de una planta, incluida la xilosa, en combustible", dice Trey Sato, investigador principal del estudio GLBRC y científico asociado de UW-Madison.
En un estudio publicado en la revista PLOS Genética , Sato y sus colaboradores GLBRC describen el aislamiento de mutaciones genéticas específicas que permiten a S. cerevisiae convertir la xilosa en etanol, un hallazgo que podría transformar la xilosa de un producto de desecho en una fuente de combustible. Para descubrir estas mutaciones genéticas, los investigadorestuvo que desenredar millones de años de evolución, descubriendo lo que llevó a S. cerevisiae a ser tan selectivo en sus hábitos alimenticios en primer lugar.
Primero, Sato y sus colegas le dieron a la levadura una opción similar a comer zanahorias para la cena o nada en absoluto, rodeando a S. cerevisiae con xilosa hasta que reevaluó su disgusto por la xilosa o murió. Le tomó 10 meses y cientos de generaciones de "evolución dirigida "para Sato y sus colegas, incluidos los autores corresponsales Robert Landick, profesor de bioquímica de UW-Madison, y Audrey Gasch, profesora de genética de UW-Madison, para crear una cepa de S. cerevisiae que pueda fermentar la xilosa.
Una vez que los investigadores aislaron la súper levadura que llamaron GLBRCY128, también necesitaban comprender exactamente cómo se había producido la evolución para poder replicarla. Gasch comparó el genoma de Y128 con la cepa original, revisando los aproximadamente 5,200 genes de cada uno para encontrarcuatro mutaciones genéticas responsables del comportamiento adaptado. Para verificar su hallazgo, los investigadores eliminaron manualmente estas mutaciones de la cepa original, produciendo el mismo resultado.
Sato dice que este trabajo podría permitir una amplia variedad de investigación de biocombustibles en el futuro. Con la técnica para publicar Y128, los investigadores son libres de hacerlo por sí mismos con el fin de aplicarlo a las nuevas tecnologías de pretratamiento de biomasa o a diferentes materiales vegetales ".Los científicos no necesitarán adaptar su investigación al proceso que estamos haciendo aquí ", dice." Pueden simplemente tomar nuestra tecnología y crear su propia cepa ".
La investigación futura también puede centrarse en el papel potencialmente poderoso de la súper levadura en la creación de biocombustibles y bioproductos especiales.
"Queremos tomar esta cepa y crear moléculas de orden superior que se puedan convertir aún más en combustibles para aviones o algo como isobutanol, lípidos o combustible diesel", dice Sato. "Y si sabemos cómo metabolizar mejor el carbono, incluida la xilosa, cualquier persona en teoría debería poder volver a cablear o cambiar las vías metabólicas para producir una variedad de productos de biocombustibles ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Mark Griffin. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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