|
| Trygve Brautaset (t.v.) og Trond Ellingsen ved SINTEF Materialer og kjemi, i arbeid. Foto: Geir Mogen |
Lysin er en livsviktig aminosyre som brukes i dyrefôr. Den må produseres ved hjelp av bakterier fôret opp på sukker, og etterspørselen på markedet er stor.
Over flere tiår har kommersielle aktører i USA og Japan utviklet teknologi for å kunne produsere lysin ut fra sukker. Men sukker har blitt en knapp faktor med høy pris, og er ikke lenger noen god løsning.
Stort marked
I dag er årlig forbruk av lysin nærmere 700 000 tonn, og verdensmarkedet har passert
10 milliarder kroner per år. Det er mer enn vekten av dagens norske lakseoppdrett.
Produksjonen skjer med bakterier i store dyrkningstanker på opptil 500 000 liter. Lavt nede i næringskjeden kan organismene lage sitt eget lysin, mens høyerestående dyr som gris, kylling – og mennesket – ikke har denne evnen og må få tilskudd av gjennom fôr eller i maten vi spiser.
Pris er også en viktig faktor. Prislappen på lysin har lenge blitt satt ut fra prisen på soya og sukker. Soyaproteiner inneholder nemlig relativt mye av den viktige aminosyren, og mange bruker derfor soyamel som tilskudd i fôret. Sukkerprisen spiller også en viss rolle fordi det er sukker som i dag brukes til å mate bakteriene som skal produsere lysinet. I dag ligger kiloprisen på lysin på ca 15 kroner, men alle produsenter jakter på et stadig billigere råstoff.
Metanol i stedet for sukker
Trygve Brautaset er ekspert på «metabolsk ingeniørkunst» – hvordan man kan lure en bakterie til å produsere det man ønsker ved å endre de genetiske egenskapene til organismen. Mye av denne kunnskapen har blitt opparbeidet i SINTEF/NTNU-miljøet med støtte fra Norges forskningsråd.
Brautaset og kollegene hans så det som et fortrinn å få bakterier til å bruke metanol i stedet for sukker som drivstoff, siden Norge er begunstiget med råstoffet naturgass, og metanol er en alternativ, billig karbonkilde som bakteriene vokser raskt på. Det har vært en vanskelig oppgave, men de store framskrittene kom rundt 2001-2004.
Brautaset visste nemlig at amerikanerne hadde etablert teknikker og teorier rundt å hente DNA ut og inn i den spesielle bakterien, og var nysgjerrig på om teoriene deres holdt stikk.
Han dro over til Minnesota i 2001 og jobbet i laboratoriet her. En tilfeldighet fikk han til å tenke ut en ny teori: Kunne genene som har med bakteriens evne til å vokse på metanol, befinne seg et annet sted i bakterien enn i det store hovedkromosomet? Kunne det ligge i minikromosomene – de 15 like kromosomene som er cirka 200 ganger mindre enn hovedkromosomet, men også befinner seg inne i bakterien? Han tester ut ideen sin, og fant at det stemte: Et gen med evne til å vokse på metanol, lå på mikrokromosomene.
Publisert arbeid i 2004
Brautaset tok med minikromosomet hjem. Sammen med kollega Øyvind Meidell Jakobsen fant han fem nye gener for metanolvekst på kromosomet. I tillegg fant de to gener på hovedkromosomet som også kunne vokse på metanol.
Arbeidet ble publisert i det internasjonale tidsskriftet «Journal of Bacteriology”, men den fulle forståelsen for hva de nye oppdagelsene kan brukes til, ble først slått fast vinteren 2004.
At metanolgenene lå på et mikrokromosom, gjorde det mulig å bruke metabolsk ingeniørkunst. Mulighetene var nå gode for å forbedre bakteriens evne til å spise og omsette metanol til lysin. Trondheimsforskerne var med dette ikke avhengig av amerikanernes teknikker: de hadde utviklet helt nye verktøy og metoder selv.
Treårig prosjekt
Nå har altså Trygve Brautaset fått internasjonale midler til å ta prosjektet videre. Norges forskningsråd har også bidratt med 3 millioner.
I løpet av de neste tre årene regner forskerne med å få svar på om det er mulig å manipulere forbrenningen i bakterien slik de tenker seg. Og den nye bakterien som er designet og konstruert for å bruke metanol som energikilde, skal benyttes i prosjektet.
