Forskare vid US Department of Energy's (DOE) National Renewable Energy Laboratory (NREL) och University of Georgia utvecklade en ny gentekniksteknik för att dramatiskt förbättra ett enzyms förmåga att bryta ner biomassa.

Den nya metoden, Evolution genom amplifiering och syntetisk biologi (EASy), gjorde det möjligt för forskare att påskynda utvecklingen av en mikroorganisms önskvärda egenskaper. Denna teknik ledde till den ovanliga sammansmältningen av enzymer från två olika bakteriearter och bidrog till den nya användningen av mikrober för att omvandla lignin, en viktig komponent i växtbiomassa, till värdefulla kemikalier.

EASy-metoden möjliggör inkorporering av hundratals kopior av en gen-som innehåller koden för ett specifikt enzym-rygg mot rygg i en cell. Denna region med repetitivt DNA ger cellen ett sätt att genomgå en accelererad utveckling av denna gen. Detta kan i slutändan leda till generering av överlägsna presterande enzymer.

"Vi kan göra många, många slumpmässiga förändringar och identifiera de som är av intresse med hjälp av evolution, "sa Christopher Johnson, en molekylärbiolog i NREL:s National Bioenergy Center och medförfattare till den nya uppsatsen, "Accelererar utvecklingen av vägen genom att öka gendosen av kromosomala segment."

Publicerad i tidskriften Förfaranden från National Academy of Sciences , tidningen var medförfattare av NRELs Graham Dominick, Emily Fulk, Paval Khanna, Jeffrey Linger, och Gregg Beckham, och University of Georgia Melissa Tumen-Velasquez, Alaa Ahmed, Sarah Lee, Alicia Schmidt, Mark Eiteman, och Ellen Neidle.

Forskare infogade DNA som kodar enzymet GcoA från bakterien Amycolatopsis till en annan bakterie, Acinetobacter baylyi ADP1, placera den intill genen som kodar för CatA -enzymet. EASy -tekniken resulterade i den ovanliga sammansmältningen av två gener i en enda gen som kodar för ett chimärt enzym.

Egenskapen med detta chimära enzym var förmågan att mer effektivt omvandla en komponent av lignin - en särskilt fjädrande del av växtbiomassa - till bränslen, och en föregångare till plast såsom nylon lignin omfattar cirka 30 procent av biomassa.

"Det handlar om konverteringseffektivitet, "sa Linger." Om du inte använder de 30 procenten, du slänger det. Vi försöker fånga de 30 procenten. "