Enzyme to develop biofuel

Scientists Identify Enzyme That Grow Biofuel Crops Could Help In Harsh Environments
According to an article in ScienceDaily, scientists at Brookhaven National Laboratory U.S. Department of Energy (DOE, for its acronym in English) have identified a novel enzyme responsible for the formation of suberin, a waxy substance in the cell wall present in the bark of some trees such as cork. Although it is also effective at keeping the wine inside the bottle, the main function of suberin in plants is to control the transport of water and nutrients and pathogens to maintain abroad. The adjustment of the permeability of plant tissue by genetic manipulation of the expression of this enzyme could lead to easier agricultural production of crops used for biofuels.

The research, conducted by biologists at Brookhaven Chang-Jun Liu and Jin-Ying Gou, will be published online in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences the week of 19 October 2009.

Plants use different polymers in building cell walls, each with unique properties essential for the development and survival. Suberin, the polymer analyzed in this study, is found mainly in cell walls of root systems and seeds. Its function is to moderate the substances that pass into the body, acting as a barrier to harmful substances and microorganisms while providing the intake and storage of water and other nutrients.

According to Liu, the team sought to understand the synthesis of phenolic component attached to the walls of different biopolymers, including suberin polymer, identifying the enzymes responsible for its construction. This information could be used later to modify plants for agricultural purposes, including improved production of biomass. "Knowing what each enzyme can allow modifying the properties of polymers as targeted by these plants ña d feeding or genetic engineering," Liu said.
In their experiments, Liu and colleagues analyzed a strain of Arabidopsis (a common experimental plant) that had been genetically altered to disrupt the expression of a gene encoding an enzyme now known as hidroxicinamoiltransferasa hydroxyacid (HHT). The chemical anáilisis showed that knock out the gene for HHT resulted in a deficiency of suberin phenolics, indicating that the HHT is the enzyme responsible for the biosynthesis of the polymer. Liu and colleagues isolated, then the gene and expressed in bacteria to further characterize its function.

The team also showed that HHT-deficient plants were much more permeable to salt in solution than their wild. This discovery, along with the ubiquitous presence of suberin in the tissues of the root d her controlling plant uptake of water and salt, suggests that suberin plays an important role in the adaptation of plants to their terrestrial habitat.
Exploiting the mechanism responsible for the production of suberin could therefore enable scientists to develop varieties of crops as they thrive in specific environments, even difficult and extremely dry, desert-like, an important milestone on the road to production economically efficient biofuel.

Enzima para desarrollar biocombustible

Scientists Identify Enzyme That Could Help Grow Biofuel Crops In Harsh Environments
Según un artículo de ScienceDaily, científicos del Laboratorio Nacional Brookhaven del Ministerio de Energía estadounidense (DOE, por sus siglas en inglés) han identificado una novedosa enzima responsable de la formación de suberina, sustancia cerosa de las paredes celulares presente en la corteza de algunos árboles, como el corcho. Aunque también es eficaz a la hora de mantener el vino en el interior de la botella, la función principal de la suberina en las plantas es controlar el transporte de agua y nutrientes y mantener los patógenos en el exterior. El ajuste de la permeabilidad de los tejidos vegetales mediante la manipulación genética de la expresión de esta enzima podría dar lugar a una producción agrícola más fácil de las cosechas utilizadas para los biocombustibles.

La investigación, dirigida por los biólogos de Brookhaven Chang-Jun Liu y Jin-Ying Gou, se publicará en línea en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences la semana del 19 de octubre de 2009.

Las plantas utilizan diferentes polímeros en la construcción de las paredes celulares, cada uno de ellos con propiedades únicas esenciales para el desarrollo y la supervivencia. La suberina, el polímero analizado en este estudio, se encuentra principalmente en las paredes celulares de los sistemas de raíces y semillas. Su función es moderar las sustancias que pasan al interior del organismo, actuando como barrera para sustancias dañinas y microorganismos al mismo tiempo que facilita la ingesta y almacenamiento de agua y otros nutrientes.

Según Liu, el equipo trató de entender la síntesis del componente fenólico ligado a las paredes de diferentes biopolímeros, entre ellos el polímero suberina, identificando las enzimas responsables de su construcción. Esta información se podría utilizar posteriormente para modificar las plantas con fines agrícolas, incluida una producción mejorada de biomasa. "Saber qué hace cada enzima puede permitir modificar las propiedades de los polímeros a medida con fines específicos a través de ña alimentación d ellas plantas o bien de ingeniería genética", explicó Liu.
En su experimento, Liu y sus colegas analizaron una cepa de Arabidopsis (una planta experimental común) que había sido genéticamente modificada para interrumpir la expresión de un gen que codifica una enzima conocida ahora como hidroxiacido hidroxicinamoiltransferasa (HHT). Los anáilisis químicos mostraron que dejar fuera de combate al gen de la HHT daba lugar a una deficiencia de los fenoles de la suberina, indicando que la HHT es la enzima responsable de la biosíntesis del polímero. Liu y sus colegas aislaron, a continuación, el gen y lo expresaron en bacterias para caracterizar aún más su función.

El equipo demostró también que las plantas deficientes en HHT eran mucho más permeables a la sal en disolución que sus equivalentes salvajes. Este descubrimiento, junto con la presencia ubícua de la suberina en los tejidos de la raíz d ella planta que controlan la absorción de agua y sal, sugiere que la suberina desempeña un papel importante en la adaptación de las plantas a su hábitat terrestre.
Aprovechar el mecanismo responsable de la producción de suberina podría, por tanto, permitir a los científicos crear variedades de cosechas a medida que prosperen en entornos específicos —incluso difíciles y extremadamente secos, como los desiertos—, un hito importante en el camino hacia una producción de biocombustibles económicamente eficiente.