Красные дрожжи помогут создать лучшие биотоплива
Красный пигмент пульхерримин, который естественным образом производят некоторые штаммы диких дрожжей, может стать ключом к созданию дрожжей для эффективного производства изобутанола — перспективной альтернативы этанолу.
Исследование, опубликованное 8 октября 2018 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, описывает генетический механизм, который дрожжи используют для синтеза пульхерримина — соединения, связывающего железо. Этот синтез частично проходит по тому же биохимическому пути, который учёные хотят использовать для улучшения производства изобутанола.
Почему изобутанол?
- По сравнению с этанолом он имеет более высокую энергоёмкость.
- Лучше смешивается с бензином.
- Менее коррозионно-активен.
- Более совместим с существующими двигателями.
От пигмента к топливу
Дрожжи в обычных условиях производят мало изобутанола, в основном этанол. Однако ранние этапы синтеза изобутанола и пульхерримина совпадают. Поэтому дрожжи, производящие красный пигмент, привлекли внимание учёных.
"Наша идея в том, что эти дрожжи, производящие пульхерримин, могут быть изначально лучше подготовлены к производству большего количества изобутанола", — говорит Дэвид Краузе, ведущий автор исследования.
Открытие генного кластера
Используя сравнительную геномику 90 видов дрожжей, исследователи идентифицировали кластер из четырёх генов (PUL1-4), ответственных за производство пульхерримина:
- PUL1 и PUL2 необходимы для синтеза молекулы.
- PUL3 и PUL4, вероятно, участвуют в её транспорте и регуляции производства.
Это открытие стало первым сообщением о кластере генов у почкующихся дрожжей, отвечающем за производство вторичного метаболита (к этому классу относятся многие антибиотики и токсины).
Неожиданные находки
- Многие дрожжи, не производящие пульхерримин (включая лабораторную модель Saccharomyces cerevisiae), всё же имеют рабочие гены PUL3 и PUL4. Это позволяет им использовать пульхерримин, произведённый соседями, не тратя ресурсы на его синтез.
- Работа подчёркивает ценность изучения разнообразных организмов, а не только стандартных моделей.
"Изучение разнообразных геномов может привести к открытиям... Мы смогли больше узнать о генах в S. cerevisiae через призму некоторых менее известных видов", — говорит Крис Хиттингер, руководитель исследования.
Следующий шаг
Понимание пути синтеза пульхерримина позволяет учёным попытаться перенаправить этот механизм на производство изобутанола. Это исследование — отправная точка для применения знаний о пигменте в области биотоплив.