Tulosta Tulosta Lähetä linkki Bookmark and Share

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

 

 

Lisätietoja

Mervi Toivari
Tutkija
020 722 7309