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Science:利用肠道真菌来分解生物质

摘要 : 加州大学圣塔芭芭拉分校研究人员Michelle A. O’Malley记录一个由真菌分泌的能分解植物生物质的酶库,并描绘了这些酶是如何发挥协同功能的。这些结果或能帮助简化生物燃料的生产并降低其生成成本。

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菲尼斯瘤胃壶菌的彩色显微照片;这是一种早期分支木质纤维素真菌,它与其降解植物材料的艺术性描述叠置。

加州大学圣塔芭芭拉分校研究人员Michelle A. O’Malley记录一个由真菌分泌的能分解植物生物质的酶库,并描绘了这些酶是如何发挥协同功能的。这些结果或能帮助简化生物燃料的生产并降低其生成成本。木质纤维素或植物干物质是地球上可得到的最丰富的能用于生产生物燃料(包括乙醇)的材料。然而,目前的将这样的生物质转变为燃料的方法需要昂贵的预处理工艺。存在于食草动物肠道内的真菌能高效地分解木质纤维素。因此,Kevin Solomon等人采集了有着不同饮食的食草哺乳动物的粪便样本,分离了3种先前未被鉴定的培养物:粗壮厌氧鞭菌、加利福尼亚新美鞭菌及菲尼斯瘤胃壶菌。来自这些真菌的酶的分解木质纤维素的能力堪比那些目前所用的市售酶,并在有些时候其性能甚至超越这些市售酶。尤其是瘤胃壶菌展现了增幅多达300%的分解植物细胞壁某成分的能力。作者们指出,酶的协同作用(而不是多元性)才是瘤胃壶菌分解生物质卓越能力的一个关键驱动因子。他们的数据表明,某些酶能快速起效及密切协调以分解植物细胞坚固的外层。为了对这一协同作用有更多的了解,他们让培养的瘤胃壶菌接受一剂葡萄糖,接着让其接触草芦并对RNA转录的变化进行监控。通过这些变化,研究人员发现了17种转录物,它们能共同调节生物质的降解过程,因而能充当用于生物技术的有用的降解酶。

原文链接:

Early-branching gut fungi possess a large, comprehensive array of biomass degrading enzymes

原文摘要:

The fungal kingdom is the source of almost all industrial enzymes in use for lignocellulose bioprocessing. We developed a systems-level approach that integrates transcriptomic sequencing (RNA-Seq), proteomics, phenotype and biochemical studies of relatively unexplored basal fungi. Anaerobic gut fungi isolated from herbivores produce a large array of biomass-degrading enzymes that synergistically degrade crude, untreated plant biomass, and are competitive with optimized commercial preparations from Aspergillus and Trichoderma. Compared to these model platforms, gut fungal enzymes are unbiased in substrate preference due to a wealth of xylan-degrading enzymes. These enzymes are universally catabolite repressed, and are further regulated by a rich landscape of noncoding regulatory RNAs. Additionally, we identified several promising sequence-divergent enzyme candidates for lignocellulosic bioprocessing.

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