Xylaan.

Uit een thermofiele bacterie is een DNA-sequentie geïsoleerd die alle gereedschappen bevat om de xylaanfractie uit hemicellulose af te breken. Zet het hele pakket over naar een micro-organisme dat van zichzelf alleen maar cellulose afbreekt en je hebt de ideale biobrandstofproducent, voorspellen microbiologen van de University of Illinois.

Het grote voordeel is daarbij dat de bacterie, genaamd Caldanaerobius polysaccharolyticus, alle benodigde genen ook echt naast elkaar in zijn DNA heeft zitten. Je hoeft de stukjes dus niet bij elkaar te zoeken. Bovendien kunnen de enzymen werken bij maximaal 70 graden Celsius, een temperatuur waarbij de meeste concurrerende bacteriën het loodje leggen.

C. polysaccharolyticus werd in 1993 ontdekt door co-auteur Rod Mackie. Tijdens een duurlooptraining kwam hij langs de afvaldump van een conservenfabriek, zag die letterlijk borrelen van de activiteit, en besloot monsters te nemen.

Een van de bacteriën in zo’n monster bleek xylaan te kunnen afbreken, een vertakt polysaccharide dat veel voorkomt in celwanden van planten. De meeste andere bacteriën weten er zich geen raad mee, wat een van de redenen is dat het met de productie van biobrandstoffen uit oneetbare plantenresten nog niet zo erg wil vlotten.

Nu het genoom van C. polysaccharolyticus is opgehelderd, wordt duidelijk hoe hij de afbraak voor elkaar krijgt. In het Journal of Biological Chemistry was onlangs te lezen dat er een hele reeks enzymen aan meewerkt. Het eerste is een endoxylanase genaamd Xyn10A, dat buiten op de bacterie zit en de xylanen opknipt tot xylo-oligosacchariden.

Een tweede eiwit genaamd XBP1 herkent deze producten en transporteert ze naar binnen. Daar komen weer een paar andere enzymen in actie. Om te beginnen een tamelijk uniek model dat de zijketens van de oligosacchariden afknipt en zo de hoofdketen helemaal blootlegt, vervolgens eentje die die hoofdketen opknipt tot losse xylose-suikermoleculen.

Die worden tot slot gemetaboliseerd via de pentosefosfaatcascade, en de belangrijkste enzymen voor die route zitten eveneens bij de anderen in hetzelfde stuk DNA. De onderzoekers vermoeden dat de hele collectie tegelijk is geëvolueerd en dat de componenten optimaal op elkaar zijn afgestemd.

Het grootste probleem lijkt nu te zijn dat dat ene stuk DNA uiteraard behoorlijk groot is, en dat het overzetten van deze 'cassette' naar een andere soort dus lastiger wordt dan normaal.

Onderwerpen