Novi način razgradnje biomasa?

Proučavanjem gljiva koje razgrađuju drvo, DOE JGI nastoji unaprijediti proces proizvodnje biogoriva. Jedan od vodećih problema u proizvodnji biogoriva na bazi celuloze za komercijalne svrhe jest skupoća procesa razgradnje biljaka do šećera bogatih energijom.

Odjel za energiju SAD-a (DOE) trenutačno financira nekoliko projekata koji se bave identifikacijom i izdvajanjem enzima iz organizama koji su u stanju razgraditi drvene materijale na točno određen način. Toj skupini organizama pripadaju i gljive koje u prirodnom okruženju razgrađuju mrtvo drvo i otpadno lišće. Toliko su učinkovite da čak i neke tvrtke za održavanje domova smatraju plijesan destruktivnijom za drvo od termita.

Institut za genome pri DOE-u (JGI) dosad je identificirao genetski niz dviju vrsta gljiva koje razgrađuju drvo. Nedavno je tim znanstvenika pod vodstvom DOE JGI i Sveučilišta Utrecht najavio analizu trećeg genoma. Detalji se mogu pronaći u članku objavljenom 11. srpnja u znanstvenom časopisu Nature Biotechnology. Kada se uzme sve u obzir, na DOE JGI identificirano je i dokumentirano 40 genoma raznih gljiva, a još 40 ih se trenutačno obrađuje.

“Kada uđemo u šumu, na tlu nećemo vidjeti sloj mrtvih grančica. Zašto? Zato što su se za njihov raspad pobrinule gljive”, objašnjava Igor Grigoriev, glavna odgovorna osoba na Programu za obradu genoma gljiva pri DOE JGI te vodeći znanstvenik ovog istraživanja. “Stoga, kada razmišljamo o bioenergiji, raspadu biomasa te pretvaranju svega toga u biogorivo, želimo znati što više o načinu na koji nam pri tom mogu pomoći gljive. Upravo su one razvile više od jednog način razlaganja biomasa. Schizophyllum commune, vrsta gljive koja uzrokuje bijelu trulež, druga je svoje vrste, a ujedno i treća vrsta gljive koja razlaže drvo, čiji smo genom analizirali. Phanerochaete chrysosporium prvi je genom gljive koji je analiziran na DOE JGI još 2004. godine. Prošle smo godine prvi put analizirali genom Postia placenta, gljive koja uzrokuje smeđu trulež.” Tijekom istraživanja otkriveno je kako pri prodiranju kroz staničnu stijenku Postia koristi širok arsenal malih oksidanata. Ti oksidansi razlažu celulozu na jednostavne šećere.

S. commune gljiva je koja se može naći na svim kontinentima osim na Antarktici. Tipičan je predstavnik gljiva koje uzrokuju bijelu trulež. S. commune razlaže celulozu i lignin prodiranjem u tkivo ksilema. Znanstvenici se nadaju kako će proučavanjem 38.5 milijuna nukleotida (sadrže gotovo 13 200 gena) moći sakupiti relevantan set enzima za specifične strategije u proizvodnji biogoriva. Gljive koje uzrokuju bijeli trulež mogle bi pomoći i u očuvanju okoliša. One, naime, sadrže enzime koji mogu razložiti tvari poput urana i teških metala.

“Ostali smo iznenađeni koliko zapravo S. commune sadrži više enzima u usporedbi s P. chrysosporium“, navodi Grigoriev. “Zapravo, u usporedbi sa svim gljivama koje smo obradili, S. commune se može pohvaliti jednim od najrazrađenijih enzimskih mehanizama za razgradnju celuloze, hemiceluloze i lignina.

“Postoji još jedna prednost gljive S. commune“, navodi Han Wosten, mikrobiolog sa Sveučilišta Utrecht, ujedno i jedan od vodećih znanstvenika na ovom istraživanju. Han Wosten bavi se proučavanjem mogućnosti uzgoja S. commune u laboratoriju. Uz sve navedeno, Han ističe kako znanstvenici sada mogu brisanjem inaktivirati određene gene u S. commune. “Ovo je jedina gljiva koja je u stanju proizvesti nadzemno plodonosno tijelo kod koje su uspješno obavljene inaktivacije gena brisanjem. Na taj smo način mogli mnogo bolje proučiti ulogu pojedinih gena u rastu gljive te u njezinoj sposobnosti razgradnje drva.” Wosten najavljuje mogućnost umetanja gena u svrhu prilagodbe razine ekspresije. Na taj bi se način mogla kontrolirati proizvodnja enzima.

Grigoriev navodi kako je DOE JGI u procesu analiziranja preko dvanaest genoma raznih gljiva koje mogu razgraditi drvo. Prema bazi podataka “Genomes OnLine” (GOLD), DOE JGI je izravno zaslužan za preko jednu trećinu svih odgonetnutih genoma gljiva na svijetu. Iako smo u potpunosti analizirali genome dviju gljiva koje uzrokuju bijelu trulež i gljive koja uzrokuje smeđu trulež, mislimo kako smo tek zagrebali po površini. Moramo proučiti još mnogo genoma želimo li razumjeti čitav spektar mehanizama razgradnje celuloze.”

Izvor: DOE/Joint Genome Institute, znanost.com

Related Posts

Tags

Share This

Comments Closed