Naujai atrastas fermentas gali leisti naudoti žemės ūkio pramonės atliekas

Naujai atrastas fermentas gali leisti naudoti žemės ūkio pramonės atliekas







Žemės ūkio atliekos





Brazilijos mokslininkai atrado, apibūdino ir patvirtino dviejų naujų fermentų šeimų, turinčių biotechnologinį potencialą, funkcijas. Vienas iš būdų sumažinti priklausomybę nuo naftos ir kito iškastinio kuro yra žemės ūkio pramonės atliekas paversti visuomenei svarbiomis molekulėmis, pavyzdžiui, biokuru ir biocheminėmis medžiagomis.












Brazilija, kaip viena didžiausių biomasės gamyklų gamintojų pasaulyje, yra gerai pasirengusi vadovauti šiam perėjimui, tačiau lignoceliuliozės žaliavas (kuriose yra lignino, hemiceliuliozės ir celiuliozės) sunku dekonstruoti arba (kitaip tariant) atspari mikrobams. ir fermentinis skaidymas.

Brazilijos mokslininkai ieško gamtos gairių, kaip pagerinti šių medžiagų depolimerizaciją didinant jose esančių cukrų prieinamumą. Campinas mieste (So Paulo valstija) Brazilijos biorenewables nacionalinės laboratorijos (LNBR), Brazilijos energijos ir medžiagų tyrimų centro (CNPEM) padalinio, tyrimų grupė atliko tarpdisciplininį tyrimą, kuriame dalyvavo omika (genomika, proteomika, metabolomika, ir kt.) ir sinchrotrono šviesa, ir atrado dvi naujas fermentų šeimas, turinčias biotechnologinį potencialą, kurias gamina mikroorganizmai kapibarų žarnyne. CNPEM yra privati ​​ne pelno organizacija, valdoma Mokslo, technologijų ir inovacijų ministerijos (MCTI).

Abi fermentų šeimos veikia augalų ląstelių sienelių komponentus, todėl gali būti naudojamos biokurui, biocheminėms medžiagoms ir biomedžiagoms gaminti. Kadangi jis skatina laktozės skaidymą, vienas iš jų gali būti pritaikytas pieno pramonėje.












„Viena iš mūsų mokslinių tyrimų krypčių tiria Brazilijos įvairovę, ieškant naujų mikrobų mechanizmų, kurie sumažintų lignoceliuliozės atliekų perteklių. „Pastebėjome, kad kapibara yra labai prisitaikęs žolėdis, galintis gauti energijos iš nepaklusnių augalų atliekų, ir kad jai buvo skiriama mažai dėmesio. sakė Mario Tyago Murakami, LNBR mokslinis direktorius ir paskutinis tyrimo autorius žurnale Nature Communications.

Kapibara (Hydrochoerus hydrochaeris) – didžiausias pasaulyje gyvas graužikas, augalinį cukrų labai efektyviai paverčiantis energija; tačiau kai kur jos nemėgsta, nes joje gali apsigyventi erkė, pernešanti Brazilijos dėmėtąją karštligę – retą, bet labai mirtiną infekcinę ligą, kurią sukelia bakterija Rickettsia rickettsii.

„Buvo atlikta daugybė atrajotojų, ypač galvijų, tyrimų, tačiau informacija apie vienagastrinius žolėdžius yra ribota. Kapibaros, skirtingai nei atrajotojai, virškina žolę ir kitas augalines medžiagas aklojoje žarnoje, pirmoje storosios žarnos dalyje. Kadangi kapibaros Piračikabos regione [of So Paulo state] maitinti cukranendrėmis, be kitų augalų, pradėjome nuo hipotezės, kad mikroorganizmai, esantys gyvūnų virškinamajame trakte, gali turėti unikalių molekulinių strategijų depolimerizuoti šią biomasę, kuri yra labai svarbi Brazilijos pramonei. sakė LNBR bioinformatikos tyrinėtoja Gabriela Felix Persinoti.












Naujoji metodika

Tyrime buvo naudojama multiomika (genomika, transkriptomika ir metabolomika buvo naudojama kapibarų žarnyno mikrobiotos molekuliniams aspektams apibūdinti) ir bioinformatika, taip pat CNPEM dalelių greitintuvai, skirti analizuoti atrastus fermentus atominiu lygmeniu. „Negaliu prisiminti jokių tyrimų, kuriuose būtų sujungti visi šie metodai, įskaitant sinchrotroninės šviesos naudojimą [an extremely bright electromagnetic radiation source that allows scientists to observe the inner structures of materials]“, – sakė Murakami. „Mūsų analizė šiame tyrime apėmė visą kelią nuo mikrobų bendruomenės iki specifinių baltymų atominės struktūros.

Mokslininkai ištyrė mėginius, paimtus iš trijų kapibarų patelių aklosios ir tiesiosios žarnos, 2017 m. užmigdytų Tatu mieste (San Paulo valstija), vykdydami vietos kapibarų populiacijos kontrolės politiką. Gyvūnai nebuvo nėščia ir nebuvo užsikrėtę R. rickettsii.

“Pilvo chirurgija buvo naudojama aklųjų ir tiesiosios žarnos mėginiams paimti.” Medžiagai užšaldyti buvo naudojamas skystas azotas. “Laboratorijoje DNR ir RNR mėginiai buvo išgauti ir pateikti didelio masto sekos nustatymui naudojant integracinę omiką.” Persinoti paaiškino.

Tyrėjai taip pat norėjo sužinoti, kurie mikroorganizmai buvo aktyviausi tuo metu, kai buvo paimti mėginiai, arba kokius genus mikroorganizmai išreiškė. Norėdami tai padaryti, jie naudojo metatranskriptomiką, kuri kaip žaliavą naudoja RNR. “Mes taip pat naudojome metabolomiką, kad patvirtintume, kuriuos metabolitus gamina mikroorganizmai”, – paaiškino Persinoti.












„Sujungę visą šią informaciją iš omikos, bioinformatikos ir faktinės bei galimos genų ekspresijos sugebėjome iššifruoti žarnyno mikroorganizmų vaidmenį siekiant tokio labai efektyvaus augalų skaidulų konversijos ir išsiaiškinti, kurie genai dalyvavo procese.

Nauji fermentai ir kokteiliai

Pasak Persinoti, viena iš naujai atrastų šeimų, GH173, gali būti pritaikyta maisto pramonėje, o kita, CBM89, yra susijusi su angliavandenių atpažinimu ir gali padėti gaminti antrosios kartos etanolį iš cukranendrių cukranendrių ir šiaudų.

Mokslininkai taip pat dirba su fermentų kokteiliais su fermentus gaminančiais grybais, o naujai atrasti fermentai gali būti natūraliai įtraukti į šias grybelių platformas. „Naujų fermentų šeimų atradimas gali būti integruotas su technologijų perdavimu, kad būtų remiamos naujovės“, – paaiškino Murakami. „Mūsų grupė labai suinteresuota tyrinėti šį didžiulį Brazilijos biologinės įvairovės lobį, ypač tai, ką vadiname tamsiąja genomine medžiaga – šių sudėtingų mikrobų bendruomenių, kurių potencialas nežinomas, dalis.












„Mūsų centras turi puikią infrastruktūrą šiam tikslui, ir tai, kartu su mūsų bendradarbiavimu su valstybiniais universitetais, leido Brazilijoje vykdyti konkurencingus tokio tipo tyrimus. Iš tiesų čia buvo atlikta 99 procentai darbo – nuo ​​konceptualaus projekto iki vykdymo, analizės ir užrašymo. „Atsižvelgiant į didžiulę Brazilijos biologinę įvairovę, buvo visiškai natūralu, kad turėsime sąlygas ir galimybes daryti tokius didelio poveikio atradimus“, – sakė jis. Murakami.

(Šaltinis: Phys.org)











Pirmą kartą paskelbta: 2022 m. gegužės 15 d., 06:27 IST


Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *