Verander één letter in het genoom van E.coli, en je krijgt een stam die tegen ionische vloeistoffen kan. Ideaal als productieplatform voor biobrandstoffen, schrijven Marijke Frederix en collega’s van Berkeley Lab in het tijdschrift Green Chemistry.

Die ionische vloeistoffen zijn zouten die bij kamertemperatuur vloeibaar zijn. Ze hebben heel aparte eigenschappen als oplosmiddel. In 1-ethyl-3-methylimidazoliumacetaat, afgekort [C₂C₁Im][OAc], kun je bijvoorbeeld houtige biomassa selectief oplossen zodat de lignocellulose er uit vrijkomt. Die kun je dan weer met enzymen behandelen om haar op te breken tot suikers, waarmee je een bacterie- of gistcultuur kunt voeden.

Probleem is alleen dat zowel die culturen als die enzymen bijzonder slecht tegen ionische vloeistoffen kunnen. Er mag geen spoortje van achterblijven in je lignocellulose, wat inhoudt dat je veel tijd en energie moet steken in het wasproces.

In 2012 ontdekten ze bij Berkeley Lab al een reeks enzymen die wél tegen restjes ionische vloeistoffen kunnen. En Frederix, een Vlaamse onderzoeker die als postdoc werkt bij het Joint BioEnergy Institute, heeft daar nu een tolerante bacterie aan toegevoegd. Het blijkt voldoende om een C in de genetische code van E.coli te vervangen door een A, waardoor op plaats 7 in een transcriptieregulerend eiwit genaamd rdcA een glutaminebouwsteen wordt ingebouwd in plaats van proline. Dat maakt de weg vrij voor expressie van een ander gen, dat codeert voor een tot nu toe vrijwel onbekend transporteiwit genaamd YbjJ.

En daardoor blijkt die E.coli ineens voldoende goed bestand tegen [C₂C₁Im][OAc] om af te kunnen zien van een grondige wasbeurt. De bulk van de ionische vloeistof afscheiden, wat sowieso nodig is om het dure zout te kunnen hergebruiken, is voldoende.

Volgens Frederix brengt het een simpele, relatief goedkope ‘éénpotssynthese’ van biobrandstoffen een stuk dichterbij. Je mikt de voorbehandelde lignocellulose, de enzymen en de bacterie samen in een fermentor en het gewenste product komt er vanzelf uit.

Uiteraard moet je wel een aantal extra genen in die bacterie zetten, maar zoiets is tegenwoordig al bijna routine. Als demonstratie monteerde Frederix de genen voor een recent ontdekte metabole route die D-limoneen oplevert, een stof die nu nog onder de kleinschalige chemische specialiteiten valt maar waar je op papier ook vliegtuigbrandstof (jet fuel) van moet kunnen maken.

bron: Berkeley Lab