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Digestione delle pareti cellulari vegetali per la produzione di biocarburante

Il rilascio di carboidrati strettamente legati presenti nella biomassa faciliterà la produzione efficiente di biocarburanti. Gli scienziati hanno cancellato e inserito il DNA nella sequenza dei geni che codifica gli enzimi degradanti per sviluppare nuove funzioni migliorate.
Digestione delle pareti cellulari vegetali per la produzione di biocarburante
La biomassa vegetale derivata da scarti agricoli, dalla silvicoltura o dai raccolti per la produzione di energia, è una preziosa fonte rinnovabile. La sua utilità si riscontra nella ricca fonte di carboidrati che compongono le pareti della cella vegetale. Questi zuccheri possono essere fatti fermentare per produrre etanolo, metanolo o altri composti di valore aggiunto.

Cellulosa, emicellulosa e lignina (lignocellulose) sono i componenti principali della parete della cella vegetale. Purtroppo, non è facile estrarre o rilasciare i carboidrati (cellulosa ed emicellulosa) dalla lignina, alla quale sono saldamente legati. La mancanza di enzimi degradanti blocca lo sfruttamento di questi carboidrati in biomassa per l'ottimale produzione di combustibile.

Gli scienziati hanno studiato il potenziale di inserimenti e cancellazioni genetiche (indel) negli enzimi degradanti per consentire le modifiche funzionali che migliorano l'efficacia e la selettività grazie al finanziamento del progetto DEGRADEPLANT ("Directed evolution and semi-rational engineering of plant cell wall-degrading enzymes"). Si sono concentrati sullo sviluppo di tecniche per generare cataloghi di varianti indel attraverso la mutazione genetica casuale. I ricercatori hanno quindi rivolto la loro attenzione a due classi di enzimi, idrolasi di glicoside e i cosiddetti enzimi promiscui, che mostrano una vasta specificità di substrato.

I ricercatori di DEGRADEPLANT hanno sviluppato un nuovo approccio sperimentale per generare cataloghi indel. Gli enzimi di restrizione e i trasposoni sono stati utilizzati per rimuovere una determinata sequenza di DNA e sostituirla con sequenze indel. Gli scienziati sono stati in grado di creare cataloghi di varianti casuali di un'idrolasi bifunzionale promiscua che agisce sia sulla cellulosa che sugli xilani, due grandi componenti della biomassa lignocellulosica. Finora, il team ha identificato numerose regioni dove le varianti di indel aumentano l'attività degli enzimi oppure offrono una nuove funzionalità.

I ricercatori hanno sviluppato con successo e dimostrato l'utilità della loro tecnica sperimentale nella degradazione della biomassa lignocellulosica. I risultati daranno una grande spinta al settore della biomassa vegetale purché i costi possano essere ridotti aumentando allo stesso tempo l'efficienza di conversione.

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