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        團隊解釋了重要微生物的較高纖維素分解活性
        
			
        
				2019-01-30 09:50:51
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        能源部國家可再生能源實驗室(NREL)和生物能源科學中心(BESC)的研究人員表示，更好地了解細菌可能會導致纖維素乙醇和其他先進生物燃料的生產(chǎn)成本降低。他們的發(fā)現(xiàn)是在對熱纖梭菌(Clostridium thermocellum)的性能進行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)的?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，這種微生物利用了目前已知的常見纖維素酶降解機制(游離酶和附著在細胞上的支架酶)，以及一類新的支架酶，不附著在細胞上。
        

        團隊解釋了重要微生物的較高纖維素分解活性
        

        這一發(fā)現(xiàn)令研究人員感到意外，并解釋了C. thermocellum對生物質(zhì)的優(yōu)越性能。一篇報道該細菌潛力的論文，“ 其廣泛的纖維素酶模式解釋的梭菌熱帶細胞的戲劇性表現(xiàn)”，發(fā)表在最新一期的“ 科學進展 ”雜志上。
        

        這種厭氧細菌是生物質(zhì)原料生產(chǎn)生物燃料的主要候選者，因為它已經(jīng)擁有外部纖維素酶系統(tǒng)和將生物質(zhì)轉化為乙醇的內(nèi)部代謝途徑。C. thermocellum無處不在，已從土壤，堆肥，食草動物和溫泉中分離出來。
        

        “ C. thermocelum可以從任何地方恢復，無論你身在何處，如果存在生物量且溫度合適，它就會存在。” NREL科學家Yannick Bomble說，他是該論文的項目負責人和資深作者。
        

        熱纖維細胞使用游離酶系統(tǒng)和栓系的纖維素體系統(tǒng)(纖維小體)，其中碳水化合物活性酶(CAZymes)由初級和次級支架蛋白組織以產(chǎn)生附著于細菌細胞壁的大蛋白質(zhì)復合物。“這些酶復合物是一種驚人的機器，”Bomble說。“它們可以包含多達63種生物質(zhì)降解酶。人們可以將纖維素體視為納米級章魚從各個角度包裹和消化纖維素微纖維。”
        

        NREL的BESC研究人員使用新發(fā)布的克隆策略，通過與達特茅斯學院的合作，使用支架蛋白缺失菌株探測熱纖連的初級和二級支架的重要性。他們發(fā)現(xiàn)支架蛋白對C. thermocellum使用的細胞壁除顫機制至關重要。天然纖維素體能夠通過展開和分裂生物質(zhì)顆粒在解構期間產(chǎn)生或至少維持增加的基質(zhì)表面積。這些纖維素酶的任何修飾都會完全喪失這種能力，例如去除一級或二級支架蛋白。
        

        這些有趣的觀察結果并非研究人員發(fā)現(xiàn)的唯一發(fā)現(xiàn)。使用相同的突變菌株作為背景，他們還發(fā)現(xiàn)了一種新型的酶組裝體，它不會與細胞束縛，使微生物更自由地探索額外的生物量，或在其纖維素分解系統(tǒng)中提供冗余以確保一致的糖源。 。
        

        這些發(fā)現(xiàn)對工業(yè)具有重要意義，對科學家來說非常有吸引力。“我們正在學習很多關于這種微生物，它如何在幾乎任何環(huán)境中茁壯成長，以及它如何在生物質(zhì)上運作。但是，我們意識到仍有工作要做，以充分發(fā)揮它的潛力。我們一直在努力提高生物質(zhì)活性，提高可再生燃料產(chǎn)量，“Bomble說。
        

        “我們的使命是通過我們的基礎研究實現(xiàn)并確實加速纖維素生物燃料企業(yè)的出現(xiàn)，”BESC主任Paul Gilna說。“ C. thermocellum被認為是生物圈中最有效的纖維素降解細菌之一，因此這種新的作用模式的發(fā)現(xiàn)代表了生物燃料生產(chǎn)先進方法科學基礎的重大進展。”
        

        由生物能源科學中心實現(xiàn)的這一發(fā)現(xiàn)將影響用于改善生物質(zhì)降解微生物的纖維素分解活性的策略。生物質(zhì)轉化影響許多科學領域，從食草動物健康和生物燃料生產(chǎn)到溫泉生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)。“生物能源科學中心的多機構性質(zhì)允許進行有影響力的研究，例如此處報道的研究，”該中心的研究論文和活動負責人之一Michael Himmel說。
        
			

			
          
        
			
        
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