دانشمندان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و مرکز تحقیقات انرژی زیستی دریاچه های بزرگ (GLBRC) راهی برای تقریباً دوبرابر کردن کارایی یافته اند که با استفاده از سویه مخمر صنعتی رایج مورد استفاده، قندهای گیاهی را به سوخت زیستی تبدیل می کند. "سوپر مخمر" تازه مهندسی شده می تواند اقتصاد ساخت اتانول، سوخت های زیستی ویژه و محصولات زیستی را تقویت کند.
اگرچه Saccharomyces cerevisiae مخمر منتخب نانواها و آبجوها برای قرن ها بوده است، اما چالشی منحصر به فرد برای محققانی که از آن برای تولید سوخت زیستی از زیست توده سلولزی مانند علف ها، چوب ها یا بخش غیرغذایی گیاهان استفاده می کنند، ایجاد می کند.این میکروب معروف جهانی در تبدیل گلوکز گیاه به سوخت زیستی مهارت بالایی دارد، اما در غیر این صورت یک خوار گزنده است و زایلوز گیاه را نادیده می گیرد، قندی پنج کربنه که می تواند تقریباً نیمی از قندهای موجود گیاهی را تشکیل دهد.
برای اینکه سوخت های زیستی سلولزی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شوند، میکروب ها باید بتوانند تمام قندهای گیاه از جمله زایلوز را به سوخت تبدیل کنند..
در مطالعه ای که در مجله PLOS Genetics منتشر شده است، ساتو و همکارانش در GLBRC جداسازی جهش های ژنتیکی خاصی را توصیف می کنند که به S. cerevisiae اجازه می دهد زایلوز را به اتانول تبدیل کند، یافته ای که می تواند زایلوز را از یک محصول زائد به یک ماده زائد تبدیل کند. منبع سوخت برای کشف این جهش‌های ژنتیکی، محققان مجبور شدند میلیون‌ها سال تکامل را بگشایند و آنچه را که باعث شد استافیلوکوکوس سرویزیه در عادات غذایی خود بسیار گزینش‌کننده شود در وهله اول کشف کنند.
ابتدا، ساتو و همکارانش به مخمر یک انتخاب شبیه به خوردن هویج برای شام یا اصلاً هیچ، در اطراف اس.cerevisiae با زایلوز تا زمانی که بی علاقگی خود را برای زایلوز ارزیابی کرد یا مرد. 10 ماه و صدها نسل از "تکامل هدایت شده" طول کشید تا ساتو و همکارانش، از جمله نویسندگان همکار، رابرت لندیک، استاد بیوشیمی UW-Madison، و آدری گاش، استاد ژنتیک UW-Madison، یک سویه ای از S. cerevisiae که می تواند زایلوز را تخمیر کند.
هنگامی که محققان ابر مخمری را که GLBRCY128 نامیدند را جدا کردند، آنها همچنین باید بفهمند که تکامل دقیقاً چگونه رخ داده است تا بتوانند آن را تکرار کنند. گاش ژنوم Y128 را با سویه اصلی مقایسه کرد و تقریباً 5200 ژن از هر کدام را بررسی کرد تا چهار جهش ژن مسئول رفتار سازگار را پیدا کند. برای تأیید یافته‌های خود، محققان به صورت دستی این جهش‌ها را از سویه والد حذف کردند و همین نتیجه را ایجاد کردند.
Sato می گوید این کار می تواند طیف گسترده ای از تحقیقات سوخت های زیستی را در آینده امکان پذیر کند. با انتشار تکنیک ساخت Y128، محققان آزادند تا خودشان آن را برای اهداف استفاده از آن در فناوری‌های جدید پیش تصفیه زیست توده یا مواد مختلف گیاهی بسازند.او می گوید: «دانشمندان نیازی نخواهند داشت که تحقیقات خود را با فرآیندی که ما در اینجا انجام می دهیم، تطبیق دهند. "آنها فقط می توانند فناوری ما را بگیرند و فشار خود را ایجاد کنند."
تحقیقات آینده ممکن است بر نقش بالقوه قدرتمند فوق العاده مخمر در ایجاد سوخت های زیستی و محصولات زیستی ویژه تمرکز کند.
ساتو می‌گوید: «ما می‌خواهیم از این سویه استفاده کنیم و مولکول‌های درجه بالاتری بسازیم که می‌توانند بیشتر به سوخت جت یا چیزی مانند ایزوبوتانول، لیپیدها یا سوخت دیزل تبدیل شوند. "و اگر ما بدانیم که چگونه کربن را بهتر متابولیسم کنیم، از جمله زایلوز، هر کسی در تئوری باید بتواند مسیرهای متابولیکی را برای تولید انواع محصولات سوخت زیستی دوباره سیم کشی یا تغییر دهد."
