Lähetä linkki
Väitös Saccharomyces cerevisiae -leivinhiivan käytöstä etanolin ja ksylitolin tuotossa
08.06.2007
Tutkija Mervi Toivarin väitös “Engineering the pentose phosphate pathway of Saccharomyces cerevisiae for production of ethanol and xylitol” tarkastetaan Helsingin yliopistossa, Viikin biokeskuksen auditoriossa 1041 tiistaina 12.6. klo 12. Väitöstutkimuksessa tarkasteltiin Saccharomyces cerevisiae -leivinhiivan käyttöä etanolin ja ksylitolin tuotossa.
Polttoaine-etanolin valmistaminen uusiutuvasta raaka-aineesta, kuten
kasvimateriaalista, on tärkeää fossiilisten raaka-aineiden rajallisuuden ja
ilmastonmuutoksen takia. Saccharomyces cerevisiae -leivinhiiva pystyy
tuottamaan tehokkaasti etanolia glukoosista, mutta se ei pysty käyttämään
kasvimateriaalin viisihiilisiä sokereita, ksyloosia ja arabinoosia, ilman
geneettistä muokkausta. Tutkimuksessa havaittiin, että yksi ksyloosi-sokerin
käyttöä rajoittava tekijä on ksylulokinaasi-entsyymi. Lisäämällä tämän
entsyymin määrää solussa sekä etanolin tuottonopeus että saanto ksyloosista
kasvoivat. Lisäksi ksylitoli-sivutuotteen määrä pieneni.
Ksyloosia
käyttäviin leivinhiivakantoihin on tuotu tämän sokerin käytön mahdollistavat
entsyymit ksyloosi reduktaasi (XR) ja ksylitoli dehydrogenaasi (XDH) ksyloosia
luontaisesti käyttävästä Pichia stipitis -hiivasta. Tutkimuksessa osoitettiin,
että myös leivinhiivasta itsestään löytyvät geenit GRE3 ja ScXYL2, joiden
koodaamilla entsyymeillä on vastaavasti XR ja XDH -aktiivisuutta,
mahdollistavat kasvun ksyloosilla. GRE3 ja ScXYL2 -geenien avulla rakennettu
leivinhiivakanta ei kuitenkaan ollut yhtä tehokas kuin vastaava P. stipitis
-hiivan geenejä ilmentävä kanta, johtuen Gre3- ja P. stipitis -hiivan
XR-entsyymien erilaisista kofaktorivaatimuksista. Jotta leivinhiivan omia
entsyymejä voitaisiin hyödyntää kantarakennuksessa, olisi ensin löydettävä
tehokkaita keinoja ksyloosi-reitin hapetus-pelkistys-tasapainon parantamiseen.
Ksyloosi-sokeria
on perinteisesti käytetty ksylitolin valmistamiseen. Ennen kemiallista
prosessia ksyloosi pitää kuitenkin eristää puumateriaalista.
Elintarviketeollisuudessa laajalti käytetty glukoosi-sokeri olisi halpa ja
helposti saatavilla oleva vaihtoehto ksylitolin raaka-aineeksi. Tutkimuksessa
osoitettiin, että leivinhiiva voidaan muokata tuottamaan ksylitolia, ribitolia
ja riboosia glukoosista poistamalla joko sen transketolaasi- tai
fosfoglukoosi-isomeraasi-aktiivisuutta koodaavat geenit tai molemmat. Näiden
viisihiilisten sokerien ja sokerialkoholien määrää ja suhteita voitiin lisäksi
muuttaa tuottamalla Dog1-sokerifosfataasi aktiivisuutta, poistamalla
ksylulokinaasi aktiivisuus ja erilaisilla hapetus-pelkistys-tasapainoon
vaikuttavilla entsyymeillä.
Verkkojulkaisu:
Engineering
the pentose phosphate pathway of Saccharomyces cerevisiae for production of ethanol
and xylitol