Gewenningsprogramma kweekt universele biomassavergister.

Biotechnologen van de TU Delft hebben een nieuwe procedure ontwikkeld om de evolutie van gistcellen te sturen. Het leverde een cultuur op die een mengsel van glucose, D-xylose en L-arabinose efficiënt omzet in ethanol, zonder ongewenste bijproducten.

Natuurlijke gistcellen (Saccharomyces cerevisiae) fermenteren alleen glucose. Ze kunnen niets met xylose en arabinose, twee bouwstenen van lignocellulose oftewel ‘houtige’ biomassa. Gistculturen die een van die twee kunnen verwerken zijn in het lab al vaker gekweekt. Dat gebeurt dan door genen uit schimmels of bacteriën in te bouwen (metabolic engineering) of door mutaties te kweken op een aangepast dieet (evolutionary engineering). maar om lignocellulose helemaal te verteren heb je gistcellen nodig die xylose én arabinose lusten, en zoiets blijkt veel moeilijker te realiseren.

In Delft hadden ze tot nu toe één stam, genaamd ImS0002, die het genetisch gezien moest kunnen. maar om die efficiënt arabinose te laten afbreken moest je hem gedurende lange tijd op alleen arabinose zetten, met als gevolg dat de xyloseafbraak er net zo snel weer uit evolueerde. Gaf je de cellen daarna weer xylose, dan lieten ze een deel liggen en maakten onbruikbaar xylitol van de rest.

Wouter Wisselink en collega’s hebben nu een betere opvoedingsmethode bedacht die werkt met wisselende voedingsmedia. Je start met een batch in een medium met glucose, xylose en arabinose. Zijn die suikers op, dan schakel je over op xylose en arabinose. Daarna verhuis je de gist naar een derde medium met alleen arabinose. tot slot ga je weer terug naar het eerste medium en deze cyclus herhaal je twintig keer. De resulterende giststam ImS0010 blijkt een glucose/xylose/arabinosemengsel bijna 40 procent sneller te kunnen omzetten als in het begin, terwijl de concentraties van de ongewenste bijproducten xylitol en arabinitol beneden de detectiegrens blijven. Wisselink presenteerde de nieuwe aanpak onlangs in Applied & Environmental Microbiology. Hij kan zich voorstellen dat er meer micro-organismen bestaan die je zo kunt opleiden voor de industriële biotechnologie.

Bron: C2W6, 28 maart 2009