Microscoop beeld waarin met speciale kleurstoffen de aanwezige lignine rood is gekleurd.
De plantencelwand bestaat vooral uit lignine en uit suikermoleculen zoals cellulose. Cellulose kan enzymatisch afgebroken worden tot glucose dat via een klassiek gistingsproces omgezet kan worden naar alcohol, net zoals in bier- of wijnproductie. Lignine daarentegen geeft de stevigheid aan planten zodat ze ondanks hun lengte toch rechtop kunnen blijven staan. Lignine kan gezien worden als een soort cement die de suikermoleculen omgeeft en net dat is het probleem. Vooraleer de suikers gebruikt kunnen worden, moet het cement verwijderd worden. Dit gebeurt doorgaans met een energieverslindend en milieubelastend proces. Planten met een kleinere hoeveelheid lignine kunnen dus een meerwaarde bieden zowel voor biobrandstofproductie en bioplastics-industrie.
Een nieuw enzym
In de modelplant Arabidopsis thaliana (zandraket) ontdekten de onderzoekers een nog onbekende stap in de productie van lignine. Wanneer het CSE gen, verantwoordelijk voor deze stap werd uitgeschakeld, werden planten bekomen met 36% minder lignine per gram stengelweefsel. Bijkomend was de samenstelling van het resterende lignine gewijzigd wat de verwerkbaarheid ten goede komt. Waar de omzetting van cellulose naar glucose in controleplanten slechts 18% bedroeg, kon dit opgedreven worden naar 78% in planten met het uitgeschakelde CSE gen, een viervoudige verbetering van de efficiëntie.
Deze nieuwe moleculaire inzichten kunnen nu gebruikt worden om natuurlijke populaties van energiegewassen zoals populier, eucalyptus of bepaalde grassoorten te screenen voor een niet-functioneel CSE gen. Alternatief kan de expressie van het CSE gen doelgericht aangepast worden door de ontwikkeling van genetisch gewijzigde energiegewassen. Een verminderde hoeveelheid lignine of een gewijzigde ligninestructuur kan op deze manier bijdragen tot een efficiëntere omzetting van biomassa naar energie.
Bron, lees meer:
Universiteit Gent
Wetenschappelijke publicatie:
Ruben Vanholme, et al.: Caffeoyl Shikimate Esterase (CSE) Is an Enzyme in the Lignin Biosynthetic Pathway
