Метаболическая инженерия дрожжей Hansenula polymorpha для создания эффективных продуцентов этанола

Дмитрук К.В., Сибирный А.А.

До недавнего времени никто не рассматривал метилотрофные дрожжи как потенциальный продуцент биотоплива, в частности биоэтанола, из гидролизатов лигноцеллюлозы. Десять лет назад опублікована первая работа, раскрывающая способность термотолерантных метилотрофных дрожжей Hansenula polymorpha сбраживать один из основных сахаров лигноцеллюлозы – ксилозу, что сделало эти дрожжи перспективным организмом для проведения высоко-температурной алкогольной ферментации [1]. Такая особенность дрожжей H. polymorpha может быть использована при реализации потенциально эффективного процесса одновременного осахаривания и ферментации (ООФ) сырья. ООФ позволяет соединить ферментативный гидролиз сырья с конверсией образующихся сахаров в этанол: ферменты гидролизируют полисахариды до мономерных сахаров, которые немедленно потребляются микроорганизмами – продуцентами этанола. Однако эффективность алкогольной ферментации дикими штаммами H. polymorpha основных сахаров – продуктов гидролиза лигноцеллюлозного сырья, и особенно ксилозы, требует значительного улучшения. В настоящем обзоре изложены основные результаты в области метаболической инженерии H. polymorpha для конструирования продуцентов этанола из ксилозы, крахмала, ксилана и глицерина, а также штаммов с повышенной толерантностью к высокой температуре и етанолу.

РЕЗЮМЕ. До недавнього часу ніхто не розглядав метилотрофні дріжджі як потенційний продуцент біопалива, зокрема біоетанолу, з гідролізатів лігноцелюлози. Десять років тому було опубліковано першу роботу, яка розкриває здатність термотолерантних метилотрофних дріжджів Hansenula polymorpha зброджувати один з основних цукрів лігноцелюлози – ксилозу, що перетворило ці дріжджі на перспективний організм для проведення високотемпературної алкогольної ферментації. Така особливість дріжджів H. polymorpha може бути ви-користана у потенційно ефективному процесі одночасного оцукрювання та ферментації (ООФ) сировини. ООФ дозволяє поєднати ферментативний гідроліз сировини з конверсією утворених цукрів в етанол: ферменти гідролізують полісахариди до мономерних цукрів, які споживаються мікроорганізмами – продуцентами етанолу. Однак ефективність алкогольної ферментації дикими штамами H. polymorpha основних цукрів – продуктів гідролізу лігноцелюлозної сировини, та особливо ксилози, потребує істотного покращення. В представленому огляді викладено основні результати в галузі метаболічної інженерії H. Polymorpha для конструювання продуцентів етанолу з ксилози, крохмалю, ксилану та гліцерину, а також штамів з підвищеною толерантністю до високої температури та етанолу.

Ключові слова: дрожжи, этанол, Hansenula polymorpha, метаболическая инженерия

Цитологія і генетика 2013, том 47, № 6, C. 3-21

• Институт биологии клетки НАН Украины, Львов, Украина
• Жешовский университет, Польша

E-mail: sibirny cellbiol.lviv.ua

Дмитрук К.В., Сибирный А.А. Метаболическая инженерия дрожжей Hansenula polymorpha для создания эффективных продуцентов этанола, Цитологія і генетика., 2013, том 47, № 6, C. 3-21.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
K. V. Dmytruk, A. A. Sibirny Metabolic engineering of the yeast Hansenula polymorpha for the construction of efficient ethanol producers, Cytol Genet., 2013, vol. 47, no. 6, pp. 329-342
DOI: 10.3103/S0095452713060029