研究表明遗传学如何为2G乙醇生产的进步做出贡献

从甘蔗生产第二代(2G)乙醇需要酶水解，其中来自微生物的酶一起作用以分解并将甘蔗秸秆和甘蔗渣中的碳水化合物转化为能够进行发酵的糖。了解调节微生物控制和产生水解酶的遗传机制被认为是改进该过程中使用的技术的基础。

巴西圣保罗州坎皮纳斯大学(UNICAMP)的一组研究人员和合作者已经报道了关于真菌控制和生产水解酶背后的生物学机制的重要知识。

作为圣保罗研究基金会-FAPESP支持的项目的一部分，该研究发表在科学报告中。“我们的发现可以促进用于生产2G乙醇和其他产品的酶鸡尾酒中酶的开发，”UNICAMP教授兼该项目首席研究员Anete Pereira de Souza说。

研究人员分析涉及使用由三种酶的分泌和表达的遗传机制物种真菌降解甘蔗。该物种是哈茨木霉，里氏木霉和T. atroviride。

这些真菌经常在土壤中发现，生长在木材，树皮甚至其他真菌上，以及许多其他基质上。它们通过细胞壁中存在的酶水解各种碳水化合物，包括甘蔗秸秆和甘蔗渣中的纤维素。研究人员在生物技术和生物信息学中使用了几种技术，以确定三种木霉属物种产生的酶是否具有相似性和差异性，可能会增强或限制其分解生物量的效率，以及它们在此过程中是否具有协同作用。

他们首先测量了甘蔗渣，纯纤维素和甘蔗葡萄糖发酵过程中三种真菌物种分泌的酶的活性水平。为此，他们在生物降解过程的高度计数并分析了这三种不同底物中存在的蛋白质。

然后他们使用称为RNA-seq的高通量RNA测序技术来鉴定表达的基因。通过使用生物信息学工具，他们比较了数据，并能够确定由三种真菌物种共同调节的基因网络，并且可能是这些微生物对生物质分解所必需的。

“我们确定了三种真菌物种参与甘蔗生物量酶促降解的高度协同基因共调节网络，”正在攻读博士学位的Jaire Alves Ferreira Filho说。在UNICAMP的遗传学和分子生物学方面，他是FAPESP资助的研究的作者之一。

高度协同作用

研究人员确定了三种真菌物种共有的80种蛋白质及其各自的基因。他们在所有三种真菌物种中发现了19种这样的蛋白质。

研究人员解释说，这19种蛋白质及其各自的基因参与水解酶的产生和分泌，并与生物量分解的不同真菌机制有关。

他们补充说，这些基因组之间遗传关系的阐明为具有潜在工业应用的重组微生物的开发提供了重要信息，同时有助于理解酶之间的协同反应。

“我们对这些反应的详细描述将带来重大进展。它为在生物燃料和无数生物化合物的生产中使用遗传信息提供了坚实的基础，”该文章的第一作者Maria Augusta Crivelente Horta说。

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