Исследование выявило ключевые гены, участвующие в производстве промышленных ферментов и переработке биомассы

Исследователи из Института современной физики (IMP) Китайской академии наук (CAS) добились прогресса в изучении селекции методом мутагенеза тяжелыми ионами и механизма синтеза целлюлазы у фермент-продуцирующих штаммов. Результаты опубликованы в журнале Biotechnology for Biofuels and Bioproducts.

Целлюлаза, занимающая третью по величине долю мирового рынка промышленных ферментов после амилазы и протеазы, широко используется во многих областях. Однако промышленное использование целлюлазы по-прежнему сталкивается с проблемами, включая низкую продуктивность штаммов, неполную секрецию ферментов, высокую стоимость производства целлюлазы и неполный механизм регуляции синтеза и метаболизма целлюлазы. Поэтому селекция отличных штаммов методом мутагенеза с помощью облучения тяжелыми ионами и интегративный омикс-анализ имеют большое значение для развития целлюлазной и биоэнергетической промышленности.

Trichoderma longibrachiatum (T. longibrachiatum) играет важную роль в производстве промышленных ферментов и переработке биомассы. В исследовании ученые из группы биофизики IMP использовали штамм T. longibrachiatum LC для выведения мутантных штаммов.

Исследователи облучили немодельный промышленный фермент-продуцирующий штамм T. longibrachiatum LC пучками тяжелых ионов и получили два отличных мутантных штамма: LC-M4 и LC-M16. Было обнаружено, что активность FPase у LC-M4 и LC-M16 увеличилась на 46,91% и 35,5% соответственно по сравнению с диким штаммом.

Затем исследователи получили перекрывающиеся гены из интегративного анализа и определили, что значительные изменения в путях, связанных с обработкой, модификацией и секрецией ферментных белков в мутантных штаммах, являются основной причиной гиперпродукции целлюлазы у мутантов LC-M4 и LC-M16. Также они получили ключевые гены-кандидаты, влияющие на синтез и секрецию целлюлазы, с помощью коалиционного анализа, которые могут быть использованы для проектирования и модификации генетической инженерии штаммов.

Кроме того, исследователи построили модель пути секреции белка целлюлазы на основе дифференциально экспрессируемых генов, белков и ключевых генов-кандидатов, полученных в этом исследовании. Эта модель дополнила процесс регуляции метаболизма целлюлазы и путь синтеза и секреции у нитчатых грибов.

Омиксные данные, полученные в этом исследовании, могут обогатить омиксные ресурсы немодельных промышленных фермент-продуцирующих штаммов.