Он работает, вынюхивая встречающиеся в природе бактериальные сети, которые генетически запрограммированы на расщепление древесного полимера.«Природа уже изобрела микробные процессы для разложения лигнина — жесткого полимера в древесной и растительной биомассе, который в настоящее время препятствует промышленной биоочистке», — говорит микробиолог UBC Стивен Халлам. «Нам нужно было провести детективную работу и разработать правильный инструментарий, чтобы изолировать эти процессы в естественных микробных сообществах от угольных пластов».Разработанный Халламом и его командой, биосенсор проверяет ДНК из образцов окружающей среды, чтобы изолировать разрушающий лигнин генетический механизм, закодированный в микробах, обитающих в образцах.«Мы обнаружили, что бактерии используют адаптивные генетические цепи для расщепления лигнина, и что эти цепи могут быть задействованы в природе посредством горизонтального переноса генов», — говорит Халлам. «Наш биосенсор и скрининг позволяют нам раскрыть эту генетическую сеть, а затем и дальше. оптимизировать его в лаборатории ».
Лучшее понимание адаптивного, экологически чистого преобразования лигнина также может привести к более гибким производственным процессам.«Мы должны оставаться чувствительными к сложности природных процессов, которые действуют на лигнин, но этот проект выявил некоторые основные принципы организации, которые также позволят нам быстрее использовать микробные процессы для любого количества инженерных приложений», — говорит исследователь UBC Кэмерон Страчан. . «Это функция биологического поиска для биологов, заинтересованных в использовании естественных генетических механизмов».
Обнаруженные с их помощью сенсоры, скрининговые и адаптивные генетические схемы были лицензированы через Управление связи университетской индустрии. Выделяющаяся компания, руководствуясь программой e @ UBC, ищет способы увеличения масштабов производства этой технологии.ФонРезультаты проверки были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Работа финансировалась Genome Canada, Genome BC и Тульским фондом. Лигнин, перспективное и распространенное сырье, составляет до 40% растительной биомассы. Однако до сих пор лигнин сопротивлялся эффективному разложению на топливо, химические продукты тонкой очистки и современные материалы.Большинство агентов биоочистки основаны на ферментах, полученных из грибов.
В этом случае исследователи UBC использовали инновационный подход к скринингу для получения и тестирования генетических массивов бактерий, населяющих угольные пласты. Биосенсор реагирует на набор небольших молекул, которые являются остатками естественного процесса разложения лигнина.
Исследователи предположили, что уголь — древняя древесина и растительная биомасса, отложившаяся до эволюции грибковых путей разложения лигнина — может содержать бактериальные пути, участвующие в процессе трансформации.