Lähetä linkki
Väitös: Uutta tietoa ksyloosi-sokerin hyödyntämisestä bioetanolin tuotannossa
23.05.2008
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