Это открытие помогает объяснить превосходную способность C. thermocellum переваривать биомассу и демонстрирует самые разнообразные стратегии преобразования биомассы, разработанные в природе. Исследователи используют результаты исследования для разработки оптимальных систем расщепления растительного вещества для производства биотоплива и химикатов на биологической основе.
Лигноцеллюлозная биомасса является крупнейшим источником органических веществ на Земле, что делает ее перспективным возобновляемым сырьем для производства биотоплива и химикатов. Однако в настоящее время основным узким местом в производстве биотоплива является низкая эффективность конверсии целлюлозы, что приводит к высоким затратам на производство. На сегодняшний день C. thermocellum является наиболее эффективным микроорганизмом, известным для солюбилизации лигноцеллюлозной биомассы.
Его высокая способность к перевариванию целлюлозы была приписана эффективным целлюлазам организма, состоящим как из свободной ферментной системы, так и из связанной целлюлосомной системы, где несколько активных углеводов ферментов организованы первичными и вторичными каркасными белками для образования больших белковых комплексов, прикрепленных к стенке бактериальной клетки. . Недавно исследователи Биоэнергетического научного центра (BESC) Министерства энергетики США обнаружили, что C. thermocellum также экспрессирует тип целлюлосомной системы, не связанной с клеточной стенкой, «бесклеточную» целлюлосомную систему.Исследователи полагают, что бесклеточный целлюлосомный комплекс функционирует как целлюлосома «дальнего действия», поскольку он может диффундировать от клетки и разрушать полисахаридные субстраты, удаленные от бактериальных клеток. Это открытие показывает, что C. thermocellum использует не только все ранее известные механизмы деградации целлюлаз (целлюлосомы и свободные ферменты), но также новую категорию скаффолдинговых ферментов, не прикрепленных к клетке. Это неожиданное открытие объясняет превосходные характеристики C. thermocellum в отношении биомассы, демонстрируя, что природные стратегии преобразования биомассы еще не полностью поняты и могут предоставить дополнительные возможности для открытия и разработки микробных ферментов.
Работа поддержана Научным центром биоэнергетики (BESC). BESC — это исследовательский центр биоэнергетики Министерства энергетики США, поддерживаемый Управлением биологических и экологических исследований в Управлении науки Министерства энергетики США.
Часть этой работы также была поддержана Фондом бинациональной науки США и Израиля, Иерусалим, Израиль; Израильский научный фонд (ISF; грант № 1349), Израильский центр передовых исследований (I-CORE; номер 152/11); Европейский союз NMP.2013.1.1-2: CellulosomePlus Project 8, номер 604530; и Консорциум ERA-IB (EIB.12.022) FiberFuel.