Исследователи продвигают биотопливо нового поколения, повышая температуру предобработки биомассы
Для достижения цели США по производству 36 миллиардов галлонов биотоплива в год к 2022 году необходимо оптимизировать многоступенчатый процесс расщепления растительной биомассы и её превращения в ферментируемые сахара. Ключевым препятствием является поиск термостабильных ферментов и термофильных организмов-хозяев для ускорения реакции.
Стандартные целлюлазы, используемые в производстве, работают при 20°C–35°C, что делает процесс медленным и уязвимым для контаминации. Повышение температуры ускорило бы процесс, но для этого нужны ферменты, стабильные при более высоких температурах.
В статье, опубликованной 2 октября в Nature Biotechnology, международная команда учёных, включая исследователей из DOE JGI, представила полные геномы двух термофильных грибов:
- Myceliophthora thermophila (38.7 млн пар оснований)
- Thielavia terrestris (36.9 млн пар оснований)
Эти грибы процветают при температурах выше 45°C, а их ферменты активны в диапазоне от 40°C до 75°C. Они являются "универсальными разлагателями" с широким спектром углевод-активных ферментов (CAZymes), способных разрушать полисахариды растений.
Ключевые выводы:
- Ферменты M. thermophila и T. terrestris эффективно расщепляют биомассу в широком диапазоне температур, превосходя по эффективности известные целлюлазы.
- Сравнительный анализ выявил увеличенное семейство гликозидгидролаз у этих термофильных грибов по сравнению с мезофильным грибом Trichoderma reesei. Это указывает на эволюционно новую стратегию деградации биомассы.
- Эти организмы представляют собой не только источник термостабильных ферментов, но и перспективные платформы ("клеточные фабрики") для промышленных биорефайнерий.
Как отметил руководитель группы Игорь Григорьев (DOE JGI), эти грибы обещают значительное улучшение существующих систем, так как сочетают в себе широкий спектр термостойких ферментов и потенциал для оптимизации промышленных процессов.