Los hallazgos, publicados en la revista Science, podrían potencialmente guiar a los científicos en el desarrollo de formas nuevas y más eficientes de descomponer la celulosa en azúcares que puedan fermentarse para producir biocombustibles, como el etanol.
"Con este trabajo, ahora tenemos un modelo mejorado de complejos de celulosa sintasa que podemos explotar para la producción de biocombustibles, bioproductos y materiales de base biológica de próxima generación", dijo Alexander Auer, investigador asociado del Instituto Conjunto de Bioenergía (JBEI) del DOE. ) y autor principal del estudio.
Un tercio de las tierras de cultivo del mundo se utiliza para cultivar materias primas para combustibles para el transporte, y casi toda esa materia prima son plantas, según JBEI. Los azúcares de las plantas se pueden fermentar para convertirlos en biocombustibles, como el etanol, pero quedan encerrados dentro de las paredes celulares de la planta en forma de celulosa y otros materiales recalcitrantes que son difíciles de romper.
El pretratamiento del material vegetal con enzimas celulasas, que degradan la celulosa, puede ayudar a liberar estos azúcares, pero este proceso puede ser costoso e ineficiente y requiere enzimas costosas que son difíciles de producir a gran escala.
Los investigadores de este estudio, con el apoyo del Centro de Investigación de Bioenergía del DOE, utilizaron microscopía de fuerza atómica, lo que les permitió ver con resolución casi molecular cómo las celulosa sintasas se movían a través de una superficie. También encontraron la ubicación y organización de la maquinaria biosintética de celulosa responsable de organizar cómo se construye y mantiene la celulosa.
"El complejo tiene una organización casi cristalina, lo que ayuda a las múltiples subunidades, que son responsables de sintetizar la celulosa, a moverse con precisión y eficiencia a lo largo de una pista muy definida mientras construyen la celulosa", dijo Auer. "Interrumpir esta maquinaria intrincada y altamente ordenada abre nuevas estrategias para hacer que la descomposición de la celulosa sea más eficiente".
Auer dijo que los hallazgos "guiarán los futuros enfoques de ingeniería de proteínas y biología sintética para aumentar la eficiencia y disminuir el costo de la conversión enzimática de celulosa en combustibles y otros productos comercializables".
