Jästceller kan användas för att producera fettsyror, som ett hållbart alternativ till konventionell produktion. Men jästcellerna måste modifieras genetiskt för att ge hög avkastning och därmed också bli ett kostnadseffektivt alternativ. I en nyligen publicerad studie har forskare vid Chalmers kopplat om delar av jästcellernas metabolism vilket resulterade i de bästa fettsyraproduktion som hittills har observerats.
Jästceller, ofta bagerijäst (Saccharomyces cerevisiae), kan användas industriellt som så kallade cellfabriker för hållbar produktion av biobränslen, biokemikalier och livsmedelsingredienser. Då kostnadseffektiv produktion kräver hög avkastning läggs stort fokus inom forskningen på nya sätt att utveckla och designa effektiva cellfabriker med hjälp av genetisk modifiering.
Ville frikoppla fettsyraproduktionen från celltillväxt
I en nyligen publicerad studie har Jens Nielsen, professor i systembiologi vid Chalmers, och hans forskargrupp kopplat om ämnesomsättningen för energiomvandling i jästceller för att uppnå bättre resultat vid produktion av fettsyror – och därmed kunna bidra till hållbar produktion av dessa föreningar.
− Normalt produceras fettsyror eftersom de behövs för att cellerna ska kunna växa, men vi undrade om vi kunde frikoppla fettsyraproduktion från celltillväxt. Detta är väldigt svårt då den här kopplingen har utvecklats genom miljontals år av evolution, säger Jens Nielsen och fortsätter:
− När Tao Yu, försteförfattare till vår studie, visade mig sin idé om hur man helt skulle göra om ämnesomsättningen med målet att frikoppla fettsyraproduktion och tillväxt, var jag skeptisk. Men Tao arbetade på, och vi har nu de bästa fettsyraproducerande jästcellerna som någonsin rapporterats, säger Jens Nielsen
Dramatiskt förändrad metabolism
I studien skapade forskarna ett helt nytt system för att generera energi i cellerna och det ledde till ökad produktion av fettsyror. Man gjorde fler än 20 genetiska förändringar vilket resulterade i en helt förändrad metabolism. Jäst har utvecklats under miljontals år till att ha en viss typ av metabolism som de flesta är bekanta med − det vill säga för att göra etanol (öl och vin). Många har försökt att förändra den här så kallade centrala metabolismen utan större framgång.
− Men om vi verkligen gör drastiska förändringar, som vi gjorde här, är det möjligt att förändra den centrala metabolismen helt. Bakterieceller tenderar att ha en mer plastisk metabolism, förmodligen för att de har utvecklats för att anpassa sig snabbt till förändringar i miljön. Jäst, å andra sidan, är av samma celltyp som växter, djur och människor, och de har i allmänhet en mindre plastisk ämnesomsättning. Men vi lyckades ändå lägga upp en strategi som lyckades genomföra dessa mycket dramatiska förändringar, säger Jens Nielsen.
Hur kan detta tillvägagångssätt användas för framtida forskning och tillämpningar?
− Vi har lärt oss mycket nytt om metabolismen som kan användas för även andra strategier i framtiden där vi vill använda jäst för produktion av andra bränslen, kemikalier och livsmedel, säger Jens Nielsen.
Läs den vetenskapliga publikationen i Nature Metabolism: Metabolic reconfiguration enables synthetic reductive metabolism in yeast
Kontakt
- Professor, Systembiologi, Life Sciences