ФЕРМЕНТЫ ALTER РОСТА РАСТЕНИЙ для облегчения Преобразование в биотопливо
Новый подход к изменению стены растительной клетки могут сделать растения легче усваивается и конвенций на топливо. Биохимик Chang-июне Лю и постдок исследователь Мухаммед Bhuiya США кафедра энергетики США (DOE) Брукхейвенской национальной лаборатории создали новый фермент, и продемонстрировала свой потенциал с целью вмешательства в производство лигнина, компонента стены растительной клетки, что является наиболее трудным разрушаться.
"Повышение усвояемости растительной массы является одним из основных подходов к заводов жизнеспособных альтернативных источников энергии", говорит Лю. "Наша группа работает для достижения этой цели путем выяснения механизмов каталитических ферментов растений, а затем использовать эти знания и инструменты, молекулярной биологии и белковой инженерии, чтобы влиять на путевых стенах растительной клетки строятся".
Такой подход к en2yrne инженерных могут быть использованы для далее понять механизмы биосинтеза лигнина. "Мы понимаем, относительно хорошо, как лигнин прекурсоров молекулы синтезируются. Они имеют очень spcifie моделей химической модификации известного как метилирование, которые, как представляется, важное значение для их способности на ссылку, чтобы сформировать tignin полимер", говорит Лю. "С этим знанием, мы предположили, что изменения картины метилирования этих прекурсоров молекул может быть одним из способов препятствовать лигнина синтеза".
Во-первых, исследователи искали природные растительные ферменты с различными моделями метилирования, т. е. ферменты, которые метилировать в разных местах на молекулу, чем те, которые обычно участвуют в синтезе лигнина. Эти ферменты обычно работают на подложках, кроме лигнина прекурсоров. Таким образом, задача ученых заключается в изменении части ферментов, которые признают субстрат, чтобы вместо этого фермента действовать от лигнина прекурсоров при сохранении желаемой метилирования месте.
Чтобы определить, какие части фермента изменить, они использовали вычислительных средств для изучения структурных моделей фермента и его генетический код - структура ДНК аденин (А), тимин (Т), гуанин (G) и цитозин ( C), что говорит клеток, аминокислоты должны быть соединены, при котором позиции на молекулы в форме окончательного белка. Когда они сравнили эти данные с той же информации для ферментов, участвующих в синтезе лигнина, они обнаружили семь возможных аминокислот сайтов кислоты, которые могут быть изменены, чтобы изменить специфичность ферментов так, чтобы он мог действовать по лигнина прекурсоров.
Через утомительный процесс систематического изменения гена для фермента, а затем отбора продуктов, ученые обнаружили, что изменения в двух из 7 сайтов, созданных новых ферментов, которые метилированную лигнина прекурсоров в нужном пути. Дополнительные модификации и тестирования показали, что сочетание этих двух изменений, наиболее эффективных ферментов.
Затем они построили модель нового фермента с лигнина прекурсоров молекул, расположенных, как они будут в течение метилирования. Это помогло им найти дополнительные аминокислоты сайтов кислоты, которые могут быть изменены, чтобы укрепить деятельность фермента.
Окончательный инженерных фермента показали почти идеальный деятельности метилирующих лигнина предшественников в нужное положение ароматического кольца. Лабораторные исследования показали, что при этом новый фермент был использован для метилировать лигнина прекурсоров, модифицированных предшественников не смогли сформировать связь Hgnin полимера. Это дало прямое экспериментальное подтверждение в долгосрочной предлагаемого механизма синтеза лигнина.
"Мы надеемся, что это будет ввести новый шаг в конце нормального биосинтеза лигнина и перенаправить синтеза из обычных предшественников лигнина в частности метилированную" мертвые "продукты приносить меньше лигнина. Эта работа также поможет нам более глубокого понимания лигнина процесса полимеризации в Планта ", говорит Лю.
Далее, ученые инженер растений с геном нового фермента ли такой подход снижает количество лигнина в стенках клеток растений.
"Поскольку мы знаем меньше лигнина делает ячейки валь легче переварить, это может быть эффективным подходом к биохимическим машиностроительных предприятий для более эффективного производства биотоплива", говорит Лю.
