Maagbacteriën van de koe leveren enzymen voor fabricage van biobrandstof

In bacteriën in koeienmagen zijn tientallen enzymen gevonden die de fabricage van biobrandstoffen kunnen verbeteren (Science, 28 januari). Deze bacteriën, die in de pens leven, zorgen ervoor dat koeien en andere planteneters grassen kunnen verteren. Zelfs de taaie celwanden van plantencellen, die voornamelijk bestaan uit cellulose, kunnen zij afbreken tot voedzame suikers.

Cellulose bevat veel energie, maar de biobrandstofindustrie heeft nog geen efficiënte manier gevonden om cellulose om te zetten in bruikbare motorbrandstof. Daarom worden nu nog vaak gewassen met weinig cellulose en veel simpele suikers als grondstof gebruikt, zoals suikerbieten en maïs. Dat is slecht voor het milieu en bovendien zonde van het voedsel. Amerikaanse onderzoekers besloten daarom in het DNA van de koeienpensbacteriën te zoeken naar nieuwe genen die cellulose afbrekende enzymen produceren.

Via een fistel, een kunstmatige opening tussen een orgaan en de buitenwereld, plaatsten de onderzoekers een nylonzakje in de pens van een koe. Dat zakje was gevuld met vingergras, een Amerikaanse grassoort. De maagbacteriën mochten er drie dagen van eten.

De onderzoekers hadden al een database van genen waarvan ze vermoedden dat die (in allerlei dieren) coderen voor enzymen die suikers afbreken. Die vergeleken ze met de genen van de pensbacteriën, want daar moesten genen voor het cellulose-afbrekende enzym tussenzitten. Dat kan tegenwoordig vrij gemakkelijk, zonder dat de bacteriën opgekweekt hoeven worden (wat vaak ook niet lukt). Dit leverde 28.000 kandidaatgenen op die leken op genen in de database.

De wetenschappers onderzochten 90 van die kandidaatgenen voor enzymen verder. Elk enzym werd getest op 8 verschillende cellulosevarianten en 2 soorten graspulp. Uiteindelijk bleken 51 van de 90 enzymen daadwerkelijk cellulose af te kunnen breken. Veel van deze enzymen lijken maar weinig op enzymen in de database en zijn dus echt nogal nieuw. Misschien zit er zelfs een tot dusver onbekend mechanisme om suiker af te breken tussen. Lucas Brouwers