Engineering endogenous hexose transporters in Saccharomyces cerevisiae for efficient D-xylose transport
| Promotie: | dr. ing. J.G. (Jeroen G) Nijland |
| Wanneer: | 01 maart 2019 |
| Aanvang: | 16:15 |
| Promotor: | prof. dr. A.J.M. (Arnold J M) Driessen |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Beter suikertransport maakt productie bio-ethanol efficiënter
Bij de industriële productie van bio-ethanol wordt met name gebruik gemaakt van de gist Saccharomyces cerevisiae. Deze gist is als geen ander organisme in staat om hexose suikers zoals glucose om te zetten tot bio-ethanol. Voor de ontwikkeling van een efficiënt bio-ethanol productieproces uit hernieuwbare grondstoffen zoals plantaardig restafval is het echter nodig dat ook pentosesuikers zoals xylose en arabinose worden omgezet. Maar gist is echter van nature niet in staat deze pentosesuikers te fermenteren.
In het verleden is een geschikte xylose metabolische route geïntroduceerd in gist die gebaseerd is op het enzym xylose-isomerase, geïsoleerd uit een schimmel die gevonden is in olifantenontlasting. Hoewel dit resulteerde in de gewenste xylose-fermentatie bleek de consumptie van xylose traag, vooral in aanwezigheid van glucose, dat de meest voorkomende suiker is in extracten van hernieuwbare grondstoffen.
In dit promotieonderzoek heeft Jeroen Nijland vastgesteld dat dit trage metabolisme veroorzaakt wordt door inefficiënt transport van xylose. Om efficiënter transport van xylose te realiseren heeft hij de glucose transporters van S. cerevisiae opnieuw ‘geprogrammeerd’. Hiertoe is een combinatie gebruikt van evolutionaire engineering en directe mutagenese. Dit leverde aangepaste transporters op die specifiek zijn voor xylose en die niet langer geremd worden door hoge concentraties van glucose. Via een goed gebalanceerd transport van zowel glucose als xylose bleek het vervolgens mogelijke een nieuw generatie giststammen te ontwikkelen die hexose en pentose suikers gelijktijdig kunnen omzetten in bio-ethanol. Dit is een belangrijke stap richting de ontwikkeling van een tweede generatie industrieel bio-ethanol productieproces.
Jeroen Nijland verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Moleculaire Microbiologie van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) met financiering van Be-basic en EOS-LT. Hij werkt nu als research analist aan de RUG.