Команда биоинженеров из США сконструировала штамм микроорганизмов, который способен продуцировать биоэтанол в больших количествах (по сравнению с нынешними).

Исследователи обратили своё внимание на бактерии вида Zymomonas mobilis. Данные бактерии обладают высоким потенциалом к биосинтезу этанола. Авторы исследований были уверены в том, что выход биоэтанола можно было увеличить через усовершенствование процесса ферментации ксилозы.

«Zymomonas mobilis – это превосходный производитель этанола, в несколько раз превышающий по своей эффективности штаммы дрожжей. В ходе проведённых исследований мы стремились увеличить количество производимого этанола через усиление процесса ферментации ксилозы бактериями Zymomonas mobilis. Ферментация ксилозы в высоких её концентрациях может в свою очередь привести к выходу высоких концентраций этанола, в результате чего вырастет продуктивность используемых штаммов» – говорит Рэйчел Чень (Rachel Chen, ведущий автор исследований из технологического института Джорджии).

В ходе проведения исследований учёным удалось обнаружить, что при изменении метаболической активности использованных штаммов произошло понижение количества времени, необходимого для нормального усвоения бактериями сахаров (с более чем 110 часов до 35 часов). Данное изменение метаболической активности позволило повысить концентрацию усваиваемой бактериями ксилозы.

«Продемонстрированное усиление ферментации и утилизации ксилозы позволило нам повысить выход этанола, который на 9% (w/v, процент массы в объеме) превысил наиболее высокие результаты, достигнутые когда-либо при условии ферментации смеси сахаров» – говорит Рэйчел Чень.

Полученные результаты так же говорят о существовании механизмов, которые способны увеличить объём выхода этанола. Интересным, например, оказался тот факт, что при адаптации штаммов микроорганизмов под повышенные концентрации ксилозы произошли значительные изменения метаболизма данных микроорганизмов.

Одним из наиболее заметных изменений стало падение содержания ксилитола – побочного продукта ферментации ксилозы, который способен препятствовать процессу ферментации ксилозы. Кроме того, первый шаг метаболизма ксилозы (считается, что это лимитирующая стадия метаболизма), в адаптированных штаммах микроорганизмов был ускорен в 4–8 раз.

По мнению авторов исследований, метаболизм ксилитола является ключом к повышению эффективности биосинтеза этанола бактериями вида Zymomonas mobilis.

Более подробные результаты исследований опубликованы в «Biotechnology and Bioengineering».