Možnosti zvýšení produkce PHA u cyanobakterií

Possibilities of increasing of PHA production in cyanobacteria

abstrakt

čeština

Cyanobakterie (sinice) jsou prokaryotické autotrofní organismy disponující oxygenní fotosyntézou. Sinice produkující širokou škálu sekundárních metabolitů jako jsou různé biologicky aktivní látky, glykogen či polyhydroxyalkanoáty (PHA). Oproti heterotrofním bakteriím sinice nevyžadují organický zdroj uhlíku, jelikož pro syntézu PHA vyžadují pouze CO2 a světlo. PHA u sinic zaujímá primárně roli zásobní látky, kdy se vyskytuje v podobě intracelulárních granulí. Pravděpodobně pomáhá sinicím také přežívat stresové podmínky, kdy dochází k intenzivní tvorbě polymeru. PHA, jsou mikrobiální biopolymery, které se v buňkách nachází v podobě intracelulárních granulí. Fyzikálně-chemické vlastnosti PHA jsou srovnatelné s petrochemickými plasty, na rozdíl od nich jsou však PHA zcela biodegradabilní. Produkce PHA je finančně náročná, ke snížení výrobní ceny přispívá využití odpadních produktů jako vstupního materiálu, který slouží jako zdroj energie a uhlíku pro heterotrofní bakterie. Tatoprácepředstavujestresové podmínky, které vedly k nejvyšším získaným výnosům PHA vcyanobakteriální kultuře dvou zástupců rodu Synechocystis. V práci byla využita kultivace vtrubicovém multikultivátoru společně s kultivací v Erlenmayerových baňkách. Za přítomnosti stejných prekurzorů PHA o stejné koncentraci bylo kultivací v multikultivátoru dosaženo 1,6x vyššího výnosu PHA v porovnání s kultivací v baňkách. Nejvyšší hodnota tak dosáhla 25 % obsahu PHA vcyanobakteriální biomase. Při kultivaci PCC 6803 s prekurzorem pro 4HB byl získán kopolymer 3HB:4HB složený z 56 % 4HB a 44 % 3HB. Celkový obsah PHA v kultuře byl výrazně nižší a stejně tak i množství biomasy, jelikož samotný prekurzor γ-butyrolakton je mírně toxický. Tato práce byla finančně podpořena projekty GA19-19-29651L České grantové agentury (GAČR) aAustrian Science Fund (FWF), project I 4082-B25. Zuzana Šedrlová je Stipendista programu Brno Ph.D. Talent –financuje statutární město Brno.

Cyanobacteria are ecologically extremely important phototrophic gram-negative bacteria capable of oxygenic photosynthesis. Thus cyanobacteria don‘t demand carbon source and for PHA synthesis they need only CO2 and light source. They synthesize many interesting metabolites such as glycogen, carotenoids, but the most interesting metabolites in are PHA. PHA primarily serve together with glycogen as a storage compounds and probably helps cyanobacteria to survive the stress conditions. Polyhydroxyalkanoates (PHA) are microbial biopolymers and occur as an intracellular granules. PHA are biodegradable biopolymers with similar properties as petrochemical synthetic plastics. PHA production is financially demanding, for reducing the production cost the waste materials are being used as an input material. We obtained 1,6xhigher content of PHA when cyanobacteria were cultivated togehther with PHA precursors. The highest content was 25 % of PHA in dry biomass. PCC 6803 is capable of co-polymer synthesis in presence of 4HB precursor. The composition of co-polymer 4HB:3HB was 56 % 4HB and 44% of 3HB.

cyanobakterie, Synechocystis, PHA

cyanobacteria, Synechocystis, PHA

ŠEDRLOVÁ, Z.; SLANINOVÁ, E. FRITZ I.; DAFFERT C.; OBRUČA, S.

14. 6. 2021

Masarykova univerzita

Brno 2021

ISBN978-80-210-988

TOMÁŠKOVY DNY 2021 XXX. konference mladých mikrobiologů

1

1.

59

59

1