ข่าว

           นักวิจัยคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่  ร่วมกับนักวิจัยทั้งในและต่างประเทศ พัฒนาการปรับปรุงสายพันธุ์ยีสต์ให้ทนต่อตัวยับยั้งเฟอร์ฟูรัล ด้วยวิธี Adaptive laboratory evolution (ALE) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ภายใต้งานวิจัยในหัวข้อ "Improving furfural tolerance in a xylose-fermenting yeast Spathaspora passalidarum CMUWF1–2 via adaptive laboratory evolution" 

ในขั้นตอนการศึกษา นักวิจัยได้ทำการปรับปรุงสายพันธุ์ยีสต์ Spathaspora passalidarum CMUWF1-2 โดยใช้วิธี Adaptive laboratory evolution (ALE) ด้วยการใช้เฟอร์ฟูรัลเป็นตัวกระตุ้นความเครียด เพื่อเพิ่มความทนทานต่อตัวยังยั้งเฟอร์ฟูรัล เริ่มจากการเลี้ยง CMUWF1-2 ในฟลาสก์ที่มีอาหารเลี้ยงเชื้อ YPD ผสมเฟอร์ฟูรัลเริ่มต้นที่ความเข้มข้น 0.1 g/L ทำการถ่ายโอนเชื้อซ้ำๆ พร้อมกับเพิ่มความเข้มข้นของเฟอร์ฟูรัลทีละน้อย ไปจนถึงความเข้มข้น 2.5 g/L

เมื่อคัดเลือกสายพันธุ์ที่ได้รับการปรับปรุงแล้วจะทดสอบคุณลักษณะต่าง ๆ เปรียบเทียบกับ CMUWF1-2 ได้แก่ ทดสอบความสามารถในการทนต่อเฟอร์ฟูรัล เอทานอล hydroxymethyl furfuraldehyde (HMF) ทดสอบความสามารถในการใช้น้ำตาลอื่นๆ ร่วมกับน้ำตาลกลูโคส ทดสอบในสภาวะที่มีเฟอร์ฟูรัล 2.0 g/l เพื่อเปรียบเทียบการเจริญ การสะสมอนุมูลอิสระภายในเซลล์ (ROS) และการกระจายตัวของโครมาตินในนิวเคลียส

จากการศึกษา พบว่า สายพันธุ์ AF2.5 คือสายพันธุ์ที่ได้รับการปรับปรุงด้วยวิธี ALE ซึ่งใช้ระยะเวลาในการถ่ายโอนเชื้อเพียง 17 รอบเท่านั้น ถือว่าใช้ระยะเวลาในการปรับปรุงสายพันธุ์ที่น้อยกว่าเมื่อเทียบกับงานวิจัยอื่น ๆ ที่มักใช้ไฮโดรไลเซตเป็นตัวกระตุ้นความเครียด เมื่อเปรียบเทียบคุณลักษณะต่าง ๆ ของ AF2.5 กับ CMUWF1-2 พบว่าสายพันธุ์ AF2.5 สามารถทนต่อเฟอร์ฟูรัล เอทานอล และ HMF ได้ในระดับความเข้มข้นสูงกว่า ขณะที่ยังคงสามารถใช้น้ำตาลกลูโคสและน้ำตาลอื่น ๆ ได้พร้อมกัน

นอกจากนี้ ยังพบว่า ระยะ lag phase ของ AF2.5 สั้นลง 2 เท่า ซึ่งส่งผลให้สามารถผลิตเอทานอลได้สูงสุดในระยะเวลาที่สั้นลง มีการสะสมของปริมาณ ROS น้อยกว่าถึง 3.41 เท่าและมีการกระจายตัวของโครมาตินในนิวเคลียสที่ต่ำกว่า 1.41 เท่า และ 1.24 เท่าที่เวลา 24 และ 36 ชั่วโมงตามลำดับ

งานวิจัยนี้ให้ข้อมูลที่มีประโยชน์ต่อการพัฒนากระบวนการปรับปรุงสายพันธุ์ยีสต์ S. passalidarum ให้มีประสิทธิภาพในการทนต่อตัวยับยั้งและผลผลิตไบโอเอทาอลได้ดียิ่งขึ้น เพื่อการต่อยอดในเชิงอุตสาหกรรม ซึ่งสามารถนำไปพัฒนาเป็นแนวทางในการศึกษาการปรับปรุงสายพันธุ์เชื้อจุลินทรีย์ชนิดอื่น ๆ ให้มีความสามารถในด้านต่าง ๆ ให้มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น

อีกทั้งยังสามารถต่อยอดการศึกษาได้โดยการทำ Whole genome sequencing (WGS) และการทำ transcriptome ของสายพันธุ์ที่ได้รับการปรับปรุงนี้ (AF2.5) เปรียบเทียบกับ wild type เพื่อดูว่าการทำมีการเปลี่ยนแปลงของยีนใดบ้างในด้านการเปลี่ยนแปลงลำดับเบสและการแสดองออกของยีนที่ส่งผลให้สายพันธุ์ AF2.5 มีคุณลักษณะที่ดีกว่าเดิม นอกจากนี้ยังสามารถใช้วิธี ALE ในการพัฒนาสายพันธุ์ยีสต์ให้มีประสิทธิภาพในด้านอื่นๆ ได้

ผลงานได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Microbial Cell Factories
Published : 13 March 2024
https://doi.org/10.1186/s12934-024-02352-x
ผู้สนใจสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่ https://microbialcellfactories.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12934-024-02352-x