特别改装的酵母可能导致更有效的2 g乙醇的生产

巴西研究铺平了道路的第二代(2 g)乙醇生产效率提高基于新靶点的发现为代谢工程在一个更健壮的工业酵母。一篇关于这项研究发表在《科学》杂志上的报告。

作者编制的数据库在存储库中的处置科学界的坎皮纳斯州立大学由Dataverse项目的一员,FAPESP,必须占州政府支持的国际合作计划

第一代(1 g)乙醇生产来源丰富的碳水化合物(如蔗糖),特别是巴西甘蔗。处理甘蔗生成大量的纤维残留,如甘蔗渣、可用于产生蒸汽和电力的发电厂。这些残留物含有丰富的纤维素和半纤维素(高分子碳水化合物,保持植物干细胞墙)的机械强度,可用于生产2 g乙醇通过转换成更小的分子发酵的酵母和其他微生物。

2 g乙醇生产的主要挑战是转换效率因为很难水解纤维素和半纤维素。第一步是艰难的,纤维的木质素,这基本上是纤维,使单糖位于纤维素和半纤维素可用酵母。这是昂贵的,消耗了大量的能源,并释放出的物质可以抑制发酵过程。

“2 g乙醇产量仍需要优化来提高效率。需要一种方法需要识别抵制腐败的酵母菌株的抑制分子来源于这些残留物的处理,”巴马塞洛·门德斯说,去年的作者的文章,由研究员的分子生物学和基因工程中心(CBMEG)。“一些工业酵母菌株已知有更高水平的宽容这些化合物。一个证据确凿的例子是酿酒酵母SA-1,巴西燃料乙醇工业菌株,表明高电阻产生的抑制剂预处理纤维素复合物。这一毒株是我们研究的重点。”

分析符合FAPESP,必须占州政府支持的主题项目首席研究员Telma佛朗哥,由化学工程学院的教授。

研究小组还收到FAPESP通过四个必须占州政府资助其他项目(18/17172-2、11/00417-3 18/01759-4和19/13946-6)。

方法

实验由第一和第二作者菲利普爱德华多Ciamponi和Dielle Pierotti普•罗科皮,两人当时博士候选人,在涉及领导的实验室合作的蒂亚戈Olitta低音部,化学工程系研究员圣保罗大学的工程学院(POLI-USP),并在CBMEG-UNICAMP巴的实验室。

“这项研究将2 g研究乙醇的上下文中,我们知道的某些菌株酿酒酵母对这些抑制剂,但他们使用的分子机制来实现这种阻力是复杂的,涉及多个流程和监管途径,”巴索说。这项研究主要针对p-Coumaric酸(pCA),的一个主要抑制剂处理后在甘蔗蔗渣。“文学中的数据表明pCA抑制生物质产量和降低性能的酵母菌株2 g乙醇生产。”

了解酵母对培养基,研究人员决定用multiomics-based方法结合生物信息学集成的转录组分析,全方位的信使核糖核酸(mRNA)所表达的分子生物——定量的生理数据。他们的目标是到达一个分子和酵母的生理特征对这个关键抑制剂的反应。

普•罗科皮和Ciamponi POLI-USP生物工艺实验室的生物实验(贝拉)在恒化器,使用连续培养的生物反应器的生理和化学条件严格控制,使他们能够隔离转录组变化,反应了pCA的存在而不干扰其他变量受环境条件的影响。

样本的稳态酿酒酵母SA-1在厌氧培养恒化器有无pCA收集确定生理参数。材料的一部分被送到台湾RNA序列。结果,CBMEG-UNICAMP综合系统生物学实验室的分析,表明所使用的生物机制酵母菌株生存的影响下这抑制剂比此前认为的更加复杂。

定量生理学数据表明酵母倾向于增加糖和乙醇产量暴露在pCA在厌氧条件下应力(相关工业过程)。

巴西拥有先进的研究方法,利用其突出生物多样性来优化生产的生物质产量bioproducts消费品,可以建造,组装或转换产生的有机体的一部分,如植物组织和纤维的情况,或者通过捕获他们的代谢物。“一个例子是燃料乙醇的生产,商品对巴西经济产生重大影响,”巴兰说。

参考:Ciamponi铁、普•罗科皮DP的Murad NF,佛朗哥TT,低音部,巴毫米。Multi-omics网络模型揭示了关键基因与p-coumaric酸应激反应在一个工业酵母菌株。Sci代表。2022;12 (1):22466。doi:10.1038 / s41598 - 022 - 26843 - 2

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