Onderzoekers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) en de University of Georgia hebben een nieuwe genetische manipulatietechniek ontwikkeld om het vermogen van een enzym om biomassa af te breken drastisch te verbeteren.

De nieuwe methode, Evolutie door versterking en synthetische biologie (EASy), stelde wetenschappers in staat om de evolutie van de gewenste eigenschappen van een micro-organisme te versnellen. Deze techniek leidde tot de ongebruikelijke fusie van enzymen van twee verschillende soorten bacteriën en droeg bij aan het opkomende gebruik van microben om lignine om te zetten, een belangrijk bestanddeel van plantaardige biomassa, tot waardevolle chemicaliën.

De EASy-methode maakt het mogelijk om honderden kopieën van een gen, dat de code voor een specifiek enzym bevat, back-to-back in een cel in te bouwen. Dit gebied van repetitief DNA biedt de cel een middel om een ​​versnelde evolutie van dit gen te ondergaan. Dit kan uiteindelijk leiden tot het genereren van superieur presterende enzymen.

"We kunnen veel veel willekeurige veranderingen en identificeren die van belang zijn met behulp van evolutie, " zei Christoffel Johnson, een moleculair bioloog in NREL's National Bioenergy Center en co-auteur van het nieuwe artikel, "De evolutie van de route versnellen door de gendosering van chromosomale segmenten te verhogen."

Gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences , het papier was co-auteur van NREL's Graham Dominick, Emily Fulco, Paval Khanna, Jeffrey Linger, en Gregg Beckham, en Melissa Tumen-Velasquez van de Universiteit van Georgia, Alaah Ahmed, Sara Lee, Alicia Schmidt, Mark Eieman, en Ellen Neidle.

Onderzoekers hebben DNA ingevoegd dat codeert voor het enzym GcoA van de bacterie Amycolatopsis in een andere bacterie, Acinetobacter baylyi ADP1, door het naast het gen te plaatsen dat codeert voor het CatA-enzym. De EASy-techniek resulteerde in de ongebruikelijke fusie van twee genen in een enkel gen dat codeert voor een chimeer enzym.

De eigenschap van dit chimere enzym was het vermogen om een ​​component van lignine - een bijzonder veerkrachtig onderdeel van plantaardige biomassa - efficiënter om te zetten in brandstoffen, en een voorloper van kunststoffen zoals nylonlignine omvat ongeveer 30 procent biomassa.

"Het is een kwestie van conversie-efficiëntie, "zei Linger. "Als je die 30 procent niet gebruikt, je gooit het weg. We proberen die 30 procent vast te leggen."