Lahottajasienen genomi selvitetty – sovellusmahdollisuuksia lääketeollisuudesta maaperän biopuhdistukseen

Talikääpä (Obba rivulosa) on ensimmäinen Suomesta eristetty sieni, jonka koko genomi on sekvensoitu. Nyt saatavilla oleva koko genomin tarjoama tieto auttaa ymmärtämään, millä tavalla tämä sieni hajottaa puuta. Talikääpä on pohjoisen pallonpuoliskon lauhkealla ilmastovyöhykkeellä laajalle levinnyt, mutta kuitenkin hyvin harvinainen sieni. Se aiheuttaa valkolahoa kasvaessaan kaatuneilla havupuurungoilla, joilla se muodostaa yksivuotisen vaalean ja huomaamattoman puunrungon myötäisen itiöemän. Sitä tavataan varsinkin hiiltyneillä puunrungoilla metsäpalon jälkeen ja myös palaneissa nuotiopuissa. Nyt sekvensoitu kanta eristettiin vuonna 1998 kaatuneelta havupuurungolta metsäpaloalueelta.

Talikäävän genomiprojektia koordinoi intendentti Otto Miettinen Luonnontieteellisestä keskusmuseosta ja aihetta tutkitaan Helsingin yliopiston elintarvike- ja ympäristötieteiden laitoksen mikrobiologian ja biotekniikan osastolla professori Annele Hatakan ja yliopistonlehtori, dosentti Kristiina Hildénin tutkimusryhmässä. Tutkimustyö on osa projektia, jossa sekvensoidaan tuhat lajia sienten sukupuun eri puolilta. Mukana työssä on useita kansainvälisiä tutkimusryhmiä.

Sovelluskohteita pesuaineista lääketeollisuuteen

Uusia ja entistä paremmin toimivia entsyymejä tarvitaan pesuaineisiin, tekstiili- ja elintarviketeollisuuteen sekä kasvibiomassan muokkaukseen sokereiksi ja edelleen etanoliksi. Nyt saatua tietoa sienen geeneistä voidaan hyödyntää suoraan, sillä tunnetun geenisekvenssin perusteella voidaan kemiallisesti syntetisoida entsyymiä koodaava geeni ja se voidaan siirtää entsyymiteollisuuden käyttämään tuottosieneen, isäntään, jossa entsyymiproteiini tuotetaan.

Yksi kasvava sovelluskohde on lääketeollisuus

- Sienet tuottavat monimutkaisia yhdisteitä, jotka soveltuvat lääkkeiksi, ja Kiinassa ja Japanissa käytetäänkin kääpiä lääkkeinä. Monet kääpäsienet ovat harvinaisia, jopa uhanalaisia, minkä vuoksi lääkeyhdisteitä pyritään tuottamaan bioreaktoreissa kasvatettavan sienirihmaston avulla. Sienen koko genomin tunteminen antaa tieteellisen perustan biosynteesireittien säätelyyn, jolloin lääkeyhdisteitä voidaan tuottaa teollisesti, professori Annele Hatakka kertoo.

Sähkönsäästöä paperinvalmistuksessa ja maaperän biologista puhdistamista

Talikääpä on valikoivasti puuta lahottava sieni. Se hajottaa suhteellisesti enemmän puun ligniiniä kuin sen selluloosaa. Talikääpä onkin osoittautunut kaikkein tehokkaimmaksi nopeasti puun ligniiniä ja samalla vain vähän puun selluloosaa hajottavaksi lahosieneksi. Kun kuusipuuhakkeita lahotettiin talikäävällä kaksi viikkoa ja sen jälkeen puuta biopulpattiin eli jauhettiin mekaanisen massan valmistamiseksi, sähköä säästyi 10 - 20 prosenttia lahottamattoman hakkeen jauhatukseen verrattuna.

Talikääpä on myös tehokas pilaantuneen maan puhdistaja. Tämä selvisi lahosienten hajotusmekanismeja jo pitkään selvittäneen Hatakan tutkimusryhmän klooriyhdisteitä sisältävien vanhojen sahanpohjamaiden biologista kunnostamista eli bioremediaatiota koskevissa tutkimuksissa. Klooripitoisilla yhdisteitä sisältäviä vanhoja sahanpohjamaita on edelleen paljon.

- Noin sata kohdetta vaatii kunnostusta lähitulevaisuudessa, Hatakka sanoo.

Talikääpä on talletettu Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan mikrobikantakokoelmaan (HAMBI), johon kuuluva Sienten biotekniikan kokoelma sisältää noin 1500 sienikantaa. Pohjoisille metsille tyypillisten lahosienten sekvensointia jatketaan parhaillaan. Viileässä toimiville sienten entsyymeille on kysyntää kosmetiikan valmistusprosesseissa, matalassa lämpötilassa toimivissa pesuaineissa ja elintarviketeollisuudessa reaktioissa, joissa ei voida käyttää korkeita lämpötiloja.