Tulosta Tulosta Lähetä linkki Bookmark and Share

Väitös: Uutta tietoa ksyloosi-sokerin hyödyntämisestä bioetanolin tuotannossa

23.05.2008


img

VTT:n tutkija, fil. maist. Laura Salusjärvi on väitöstyössään etsinyt keinoja parantaa muokatun Saccharomyces cerevisiae -leivinhiivan ksyloosi-sokerin fermentointikykyä. Tutkimus liittyy tavoitteisiin tuottaa bioetanolia taloudellisesti kasvimateriaalista. Laura Salusjärven väitös ”Transcriptome and proteome analysis of xylose-metabolising Saccharomyces cerevisiae” tarkastetaan 30.5.2008 klo 12 Helsingin yliopiston Viikin kampuksen Infokeskuksessa (Viikinkaari 11).

Kasviperäisestä biomassasta tuotettu polttoaine-etanoli on ollut viime vuosina paljon tutkittu vaihtoehto fossiilisille polttoaineille. Erityisesti on haluttu selvittää mahdollisuudet tuottaa etanoli teollisuuden ja maatalouden sivuvirroista, jotka eivät kelpaa ravinnoksi.

Kaikkien kasvimateriaalissa olevien sokereiden hyödyntäminen on tärkeää etanolin tuotannon taloudelliselle kannattavuudelle. Etanolin tuotossa laajalti käytetty leivinhiiva Saccharomyces cerevisiae fermentoi kuitenkin tehokkaasti vain glukoosia ja muita heksoosisokereita eikä kykene käyttämään hemiselluloosassa suhteellisen runsaana esiintyvää viisihiilistä sokeria, ksyloosia. Geneettisesti muokatussa leivinhiivassa ksyloosin käytön mahdollistavat entsyymit ksyloosireduktaasi ja ksylitolidehydrogenaasi, joita ilmentävät geenit on siirretty leivinhiivaan Pichia stipitis -hiivasta.

Laura Salusjärvi on etsinyt väitöstyössään uusia keinoja parantaa muokatun leivinhiivan ksyloosin fermentointikykyä vertaamalla solujen ksyloosi- ja glukoosiaineenvaihduntaa DNA-sirujen, proteomiikan ja aineenvaihduntavuoiden mallintamisen avulla. Tulokset osoittavat, että ksyloosi ei kykene glukoosin tavoin vaimentamaan leivinhiivassa sitruunahappokierron, glyoksylaattisyklin ja glukoneogeneesin proteiineja ilmentäviä geenejä eikä useita muita geenejä, jotka liittyvät muiden hiilen lähteiden kuin sokereiden käyttöön. Ksyloosin käyttö muutti myös asetyyli-CoA:n valmistukseen liittyvien geenien ilmentymistä sekä asetyyli-CoA:n aineenvaihduntareitillä olevien proteiinien määriä. Lisäksi ksyloosin käyttö aktivoi geenejä, joiden ilmentyminen on aiemmin liitetty hiilen lähteen ja ravinteiden loppumiseen.

Aineenvaihdunnassa havaitut muutokset viittaavat siihen, että leivinhiiva ei tunnista ksyloosia glukoosin kaltaiseksi täysin fermentoitavaksi hiilen lähteeksi. Tämä on luultavasti yksi syy, miksi etanolin saanto ja ksyloosin fermentointinopeus eivät vielä yllä optimaaliselle tasolle. Hiilen käyttöön liittyvän aineenvaihduntaverkon toiminnan säätely on mutkikasta ja vain osittain tunnettua. Onkin todennäköistä, että etanolin tuotannon tehostamiseksi ksyloosista tarvitaan useiden säätelyyn osallistuvien geenien ilmentymisen muuttamista tai geenien sattumanvaraista mutageneesiä. 

Lisätietoja:

VTT, tutkija Laura Salusjärvi, puh. 020 722 7116

Väitöstiedote Internetissä

Mikroskooppikuva: Saccharomyces cerevisiae - leivinhiiva