Povečana razgradnja biomase in večji izkoristek etanola z izražanjem gensko spremenjene monolignol 4-O-metiltransferaze v lesu rastlin rodu Populus

From Wiki FKKT

Revision as of 16:09, 15 May 2017 by Inge.Sotlar (Talk | contribs)
Jump to: navigation, search

Enhancing digestibility and ethanol yield of Populus wood via expression of an engineered monolignol 4-O-methyltransferase

Contents

Zgradba in lastnosti lesa

Zgrajen je iz osrednje lamele ter iz več plasti sekundarne celične stene, sestavljenih iz celuloze (40-50 %) in hemiceluloze (25-30 %). Olesenele rastline prepoznamo predvsem po nalaganju lignina v celični steni. Molekule lignina tvorijo mrežasto strukturo in delujejo kot vezivo, ki varuje celulozo in hemicelulozo pred razgradnjo, kar daje dodatno trdnost in omogoči rastlini stabilnost ter rast v višino. Naloga lignina je prav tako ustvariti hidrofobno bariero, s čimer prepreči dostop encimom, ki razgrajujejo polisaharide.

Sinteza lignina

Lignini so kompleksne in heterogene polimerne makromolekule zgrajene iz 4-hidroksifenilpropanoidnih enot. Gradniki teh enot so monolignoli, in sicer p-kumaril, koniferil in sinapil alkoholi. Sinteza lignina poteče po šikimatni poti iz glukoze s pomočjo različnih encimov. Glavni encim, ki sodeluje pri sintezi ligninskih prekurzorjev je fenilalanin amonijak liaza (PAL). Sama sinteza vključuje nastanek radikalskih intermediatov iz prekurzorjev, ki reagirajo med seboj ali z že nastajajočim polimerom. Zaradi neusmerjene reakcije radikalov je struktura lignina razvejana.

Rezultati

Ugotovili so, da metilacija 4-hidroksi skupine na monolignolu prepreči nastanek lignina, ki je glavni problem pri pretvorbi rastlinske biomase do enostavnih sladkorjev oz. do biogoriv. Z naključno mutagenezo, t.i. iterativno saturacijsko mutagenezo (ang. structure-guided iterative stauration mutagenesis), so pripravili variante encima O-metiltransferaze, ki katalizira 4-O-metilacijo monolignolov (MOMTji). Ekspresijsko kaseto gena MOMT4 so z Agrobacterium vnesli v hibridno trepetliko (Populus tremula x Populus alba) pod kontrolo promotorja gena za fenilalanin amonijak liazo-2 (PAL2) iz graha. Po dveh mesecih so v listih transgenih rastlin na podlagi retencijskih časov in UV spektrov zaznali dva metabolita, 4-O-metiliran koniferil alkohol in 4-O-metiliran sinapil alkohol. Prisotnost teh dveh metabolitov dokazuje pravilno delovanje gensko spremenjenega encima MOMT4, katerega naloga je modifikacija monolignolov v ustrezne 4-O-metilirane komponente.

Zaključek

Vir

Pojdi nazaj na MBT seminarji 2017.

Personal tools