I ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) e dell'Università della Georgia hanno sviluppato una nuova tecnica di ingegneria genetica per migliorare notevolmente la capacità di un enzima di abbattere la biomassa.

Il nuovo metodo, Evoluzione per amplificazione e biologia sintetica (EASy), ha permesso agli scienziati di accelerare l'evoluzione dei tratti desiderabili di un microrganismo. Questa tecnica ha portato alla fusione insolita di enzimi da due diverse specie di batteri e ha contribuito all'uso emergente di microbi per convertire la lignina, un componente importante della biomassa vegetale, in preziose sostanze chimiche.

Il metodo EASy consente l'incorporazione back-to-back di centinaia di copie di un gene, che contiene il codice per un enzima specifico, in una cellula. Questa regione di DNA ripetitivo fornisce alla cellula un mezzo per subire un'evoluzione accelerata di questo gene. Questo alla fine può portare alla generazione di enzimi dalle prestazioni superiori.

"Possiamo farne molti, molti cambiamenti casuali e identificare quelli che interessano usando l'evoluzione, " ha detto Christopher Johnson, un biologo molecolare nel National Bioenergy Center del NREL e coautore del nuovo documento, "Accelerare l'evoluzione del percorso aumentando il dosaggio genico dei segmenti cromosomici".

Pubblicato sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , il documento è stato co-autore di Graham Dominick di NREL, Emily Fulk, Paval Khanna, Jeffrey Linger, e Gregg Beckham, e Melissa Tumen-Velasquez dell'Università della Georgia, Alaa Ahmed, Sara Lee, Alicia Schmidt, Mark Eiteman, ed Ellen Neidle.

I ricercatori hanno inserito il DNA che codifica l'enzima GcoA dal batterio Amycolatopsis in un altro batterio, Acinetobacter baylyi ADP1, posizionandolo adiacente al gene che codifica per l'enzima CatA. La tecnica EASy ha portato alla fusione insolita di due geni in un singolo gene che codifica per un enzima chimerico.

Il tratto offerto da questo enzima chimerico era la capacità di convertire in modo più efficiente un componente della lignina, una parte particolarmente resistente della biomassa vegetale, in combustibili, e un precursore della plastica come la lignina di nylon comprende circa il 30 percento della biomassa.

"È una questione di efficienza di conversione, " disse Linger. "Se non usi quel 30 percento, lo stai buttando via. Stiamo cercando di catturare quel 30%".