Investigation of Phosphofructokinase in Acetivibrio thermocellus
2026 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Undersökning av fosfofruktokinas i Acetivibrio thermocellus (Swedish)
Abstract [sv]
Konsoliderad bioprocessering (CBP) av bioetanol från lignocellulosa har framträtt som ett potentiellt alternativ till jästbaserad etanoljäsning. Även om den traditionella metoden för produktion av etanol från lignocellulosa med hjälp av Saccharomyces cerevisiae kan ge höga utbyten och halter, gör den omfattande förbehandlingen som krävs att denna process blir dyrare än första generationens biobränslen. Konsoliderad bioprocessering integrerar enzymproduktion, substrathydrolys och jäsning i en enda process, vilket gör den lovande som en kostnadseffektiv strategi för omvandling av biomassa. Vanligtvis används termofila bakterier, eftersom dessa har förbättrad cellulolytisk förmåga samt lägre risk för mikrobiell kontaminering och minskade kylkostnader. Acetivibrio thermocellus är en cellulolytisk, anaerob och termofil bakterie som är känd för sin förmåga att metabolisera lignocellulosa till etanol. Ett lägre glykolytiskt flöde genom Pfk-noden, som består av ett PPi-beroende fosfofruktokinas (PPi-Pfk) och ett ATP-beroende fosfofruktokinas (ATP-Pfk), begränsar dock de etanoltitrar som kan uppnås. Detta beror delvis på den höga reversibiliteten hos PPi-Pfk som katalyserar omvandlingen mellan fruktos-6-fosfat (F6P) och fruktos-1,6-bisfosfat (FBP). Hittills har man inte kunnat observera den förväntade aktiviteten hos ATP-Pfk i in-vitro-analyser, vilket troligen beror på att enzymet har låg stabilitet i en extracellulär miljö. Denna studie har därför optimerat analysförhållandena. Dessutom har denna optimerade analys använts för att undersöka Pfk-noden hos A.thermocellus.
Abstract [en]
Consolidated bioprocessing (CBP) of lignocellulosic bioethanol has emerged as a potential alternative to yeast-based ethanol fermentation. Even though the traditional path to lignocellulose-based ethanol production using Saccharomyces cerevisiae can deliver high yields and titers, the elaborate pretreatment needed makes this process more costly than first-generation biofuels. Consolidated bioprocessing integrates enzyme production, substrate hydrolysis, and fermentation into a single process, thereby showing promise as a low-cost strategy for biomass conversion. Commonly, thermophilic bacteria are used as these have heightened cellulolytic capabilities in addition to a lower risk of microbial contamination and reduced cooling costs. Acetivibrio thermocellus is a cellulolytic, anaerobic and thermophilic bacteria known to able to metabolize lignocellulose into ethanol. Though, a lower glycolytic flux through the Pfk-node, consisting of a PPi-dependent phosphofructokinase (PPi-Pfk) and an ATP-dependent phosphofructokinase (ATP-Pfk) limits obtainable ethanol titers. This is partly due to high reversibility of PPi-Pfk catalyzing the interconversion between fructose-6-phosphate (F6P) and fructose-1,6-bisphosphate (FBP). Thus far, expected activities for ATP-Pfk have not been observed using in-vitro assays, most likely due to low stability of the enzyme in an extracellular environment. This study has therefore optimized assay conditions. Furthermore, this optimized assay has been used to investigate the Pfk-node in A. thermocellus.
Place, publisher, year, edition, pages
2026.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2026:264
Keywords [en]
Clostridium thermocellum, Acetivibrio thermocellus, Consolidated bioprocessing (CBP), Bioethanol, Phosphofructokinase, Pfk-node, Glycolytic Flux
Keywords [sv]
Clostridium thermocellum, Acetivibrio thermocellus, Konsoliderad bioprocessing (CBP), Bioetanol, Fosfofruktokinas, Pfk-nod, Glykolytiskt Flux
National Category
Industrial Biotechnology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-383730OAI: oai:DiVA.org:kth-383730DiVA, id: diva2:2073945
Subject / course
Biotechnology
Educational program
Master of Science - Industrial and Environmental Biotechnology
Supervisors
Examiners
2026-06-172026-06-17