Les résultats, rapportés dans la revue Science, pourraient potentiellement guider les scientifiques dans le développement de nouveaux moyens plus efficaces de décomposer la cellulose en sucres pouvant être fermentés pour produire des biocarburants, tels que l'éthanol.
"Grâce à ces travaux, nous disposons désormais d'un modèle amélioré de complexes de cellulose synthase que nous pouvons exploiter pour la production de biocarburants, de bioproduits et de matériaux biosourcés de nouvelle génération", a déclaré Alexander Auer, associé de recherche au Joint Bioenergy Institute (JBEI) du DOE. ) et auteur principal de l'étude.
Un tiers des terres cultivées dans le monde est utilisé pour cultiver des matières premières pour les carburants de transport, et presque toutes ces matières premières sont des plantes, selon JBEI. Les sucres des plantes peuvent être fermentés en biocarburants, comme l’éthanol, mais ils sont enfermés dans les parois cellulaires de la plante sous forme de cellulose et d’autres matériaux récalcitrants difficiles à briser.
Le prétraitement du matériel végétal avec des enzymes cellulases, qui dégradent la cellulose, peut aider à libérer ces sucres, mais ce processus peut être coûteux et inefficace et nécessite des enzymes coûteuses et difficiles à produire à grande échelle.
Les chercheurs de cette étude, avec le soutien du centre de recherche en bioénergie du DOE, ont utilisé la microscopie à force atomique, qui leur a permis de voir avec une résolution quasi moléculaire comment les synthases de cellulose se déplaçaient sur une surface. Ils ont également découvert l'emplacement et l'organisation de la machinerie biosynthétique de la cellulose responsable de l'organisation de la fabrication et de la maintenance de la cellulose.
"Le complexe a une organisation presque cristalline, qui aide les multiples sous-unités responsables de la synthèse de la cellulose à se déplacer avec précision et efficacité le long d'une piste très définie tout en construisant la cellulose", a déclaré Auer. "La perturbation de cette machinerie complexe et hautement ordonnée ouvre de nouvelles stratégies pour rendre la dégradation de la cellulose plus efficace."
Auer a déclaré que les résultats « guideront les futures approches d’ingénierie des protéines et de biologie synthétique pour augmenter l’efficacité et réduire le coût de la conversion enzymatique de la cellulose en carburants et autres produits commercialisables ».
