Produktion av biobränslen från växtbiomassa är en mycket lovande energikälla, men forskare försöker hitta mikrober som lätt bryter ned motsträvigt lignin som finns i växtbiomassa. Nyligen utförd genomisk och metabolomisk analys av en känd lignin-nedbrytande bakterie ger insikt i hur denna nedbrytning åstadkoms.

Eftersom det första steget för att tillverka biobränslen från växtmaterial är nedbrytningen av komplex lignocellulosa till mer hanterbara "byggstenar, " En förståelse för hur naturen uppnår detta är avgörande. Resultaten från en ny studie avslöjar några av de grundläggande verktygen som används av en specifik mikrob för att bryta ner lignocellulosa. Detta arbete ger insikt i hur industriella processer kan uppnå nedbrytning under biobränsleproduktion, och hur sidoprocesser som väteproduktion också kan utnyttjas.

Lignocellulosabiomassa representerar nästan 90 procent av torrvikten av det totala växtbiomassamaterialet, och är en sammansättning av cellulosa och lignin. Lignin ger styvhet och motståndskraft mot röta till cellväggar i trä och bark. Det är ett komplex, tvärbunden fenolstruktur som gör biobränslen härledda från lignocellulosa till en lovande källa till alternativ energi, förutsatt att det motsträviga materialet kan brytas ned och giftiga biprodukter kan hanteras. Mikrobiella arter som växer i miljöer där kol huvudsakligen finns tillgängligt som lignin är lovande för att hitta nya sätt att ta bort lignin som skyddar cellulosa för förbättrad omvandling av lignin till bränsleprekursorer.

En kandidatart som kan använda lignin för tillväxt i frånvaro av syre är Enterobacter lignolyticus SCF1, en bakterie isolerad från tropisk regnskogsjord. Ett team av forskare från University of Massachusetts, Amherst; Santa Maria University i Valparaiso, Chile; och EMSL, Environmental Molecular Sciences Laboratory genomförde hel genuttrycksanalys av E. lignolyticus SCF1 med hjälp av nästa generations sekvensering för transkriptomisk analys. Experimenten utfördes på celler odlade i närvaro av lignin, med prover tagna vid tre olika tidpunkter under tillväxten. Kulturer med lignin uppnådde dubbelt så mycket cellbiomassa som kulturer odlade utan lignin, och bröt ned 60 procent av tillgängligt ligninet.

Ett komplement av enzymer som överensstämmer med störningar av de kemiska strukturerna som finns i lignin uppreglerades under lignin-ändrade förhållanden. Dessutom, kopplingen mellan väteproduktion och nedbrytning av lignin antyder ett eventuellt mervärde till nedbrytningen av lignin i framtiden.