Геномный поиск в Geobacillus stearothermophilus GF16 для получения ксилозы из гемицеллюлозосодержащих биомасс с использованием секретируемых ферментов

Вопрос утилизации лигноцеллюлозной биомассы, получаемой из различных биоотходов, привлекает значительное внимание как устойчивый подход к оптимизации производственных цепочек и снижению воздействия на окружающую среду. Микробные ферменты выступают ключевыми факторами в деградации полисахаридов и находят широкое применение в биотехнологии и промышленности. Среди них центральную роль играют гликозидгидролазы (GH). В частности, ксилазы применяются в широком спектре задач и необходимы для производства ксилозы, которую можно ферментировать в биоэтанол или использовать в других отраслях. В настоящее время основным резервуаром лигноцеллюлолитических ферментов являются грибные секретомы, однако термофильные микроорганизмы предлагают заметные преимущества по стабильности ферментов и эффективности их получения. В работе представлена геномная характеристика Geobacillus stearothermophilus GF16 с целью идентификации генов, кодирующих потенциальные ферменты, участвующие в деградации лигноцеллюлозы. Исследованы термостабильные GH, секретируемые G. stearothermophilus GF16; они оказались активны в отношении различных природных полисахаридов и синтетических субстратов, выявив набор индуцибельных GH-активностей. В частности, концентрированная секретома обладает значительными термостабильными ксилазной и β-ксилозидазной активностями (5×10^3 U/L и 1.7×10^5 U/L соответственно), что подчеркивает её потенциал для утилизации биомассы. Мы оценили способности гидролиза гемицеллюлозы в различных агропродовольственных отходах с использованием концентрированной секретомы штамма, культивированного на ксилане. Секретома обеспечила впечатляющее 300-кратное увеличение выделения ксилозы по сравнению с коммерчески доступным коктейлем, что подтверждает высокую эффективность предложенного подхода.