Ce flacon de 50 millilitres contient un mélange symbiotique de bactéries dérivées du compost qui a été maintenu pendant trois ans. Crédit :Steve Singer/JBEI
Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Joint BioEnergy Institute (JBEI) du Department of Energy, basé au Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), démontre l'importance des communautés microbiennes en tant que source d'enzymes stables qui pourraient être utilisées pour convertir les plantes en biocarburants.
L'étude, récemment publié dans la revue Microbiologie naturelle , rapports sur la découverte de nouveaux types de cellulases, enzymes qui aident à décomposer les plantes en ingrédients pouvant être utilisés pour fabriquer des biocarburants et des bioproduits. Les cellulases ont été cultivées à partir d'un microbiome. L'utilisation d'une communauté microbienne s'écarte de l'approche généralement adoptée consistant à utiliser des organismes isolés pour obtenir des enzymes.
Les scientifiques ont d'abord étudié la ménagerie microbienne présente dans quelques tasses de compost municipal. L'analyse métagénomique au DOE Joint Genome Institute (JGI) du microbiome a permis de révéler que 70 pour cent de l'activité enzymatique provenait de cellulases produites par un groupe de bactéries non cultivées dans le compost. Ils ont découvert que les enzymes dégradaient facilement la cellulose de la biomasse végétale en glucose à des températures allant jusqu'à 80 degrés Celsius.
"Ici, nous cultivons toute une communauté de microbes pour accéder à des enzymes que nous ne pouvions pas obtenir à partir d'isolats, " a déclaré le chercheur principal de l'étude Steve Singer, scientifique principal à la division des systèmes biologiques et de l'ingénierie du Berkeley Lab et directeur de la découverte microbienne et enzymatique au JBEI. "Certains microbes sont difficiles à cultiver en laboratoire. Nous cultivons des microbes vivant en communauté, comme ils se produisent dans la nature, ce qui nous permet de voir des choses que nous ne voyons pas lorsqu'elles sont isolées. Cela ouvre la possibilité de découvrir de nouveaux types d'enzymes qui ne sont produites que par des microbes dans les communautés."
Un bioréacteur de l'unité de démonstration de processus de biocarburants et de bioproduits avancés (ABPDU) de Berkeley Lab a été utilisé pour augmenter la croissance du mélange de bactéries à 300 litres. Crédit :Roy Kaltschmidt/Laboratoire de Berkeley
La population bactérienne, Candidatus Reconcilibacillus cellulovorans, ont donné des cellulases qui ont été arrangées dans des complexes glucides-protéines remarquablement robustes, une structure jamais observée auparavant dans les isolats. La stabilité des nouveaux complexes de cellulase les rend attractifs pour des applications dans la production de biocarburants, les auteurs de l'étude ont dit.
"Les enzymes persistent, même après une baisse de l'abondance bactérienne, " dit le chanteur, qui a comparé la communauté microbienne avec des levains fermentés à partir de levure sauvage et de bonnes bactéries. « Nous avons maintenu la culture de la communauté microbienne pendant plus de trois ans en laboratoire. »
Cette stabilité est un avantage clé par rapport aux autres cellulases qui se dégradent plus rapidement à haute température, les chercheurs ont dit.
Ce graphique montre la composition bactérienne de la communauté dans le bioréacteur après deux semaines de culture. Crédit :Sebastian Kolinko/JBEI
