Cyjanobakterie w produkcji wodoru
Celem finansowanego ze środków unijnych projektu CYANOFACTORY(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Design, construction and demonstration of solar biofuel production using novel (photo)synthetic cell factories) było wprowadzenie nowych grup genów do organizmu cyjanobakterii. Te mikroorganizmy wodne mogą generować wodór jako produkt uboczny fotosyntezy. Jednak wytworzony wodór szybko ulega rozkładowi, zanim zostanie uwolniony z komórki. Aby wytworzyć większe ilości wodoru w szybszym tempie, cyjanobakterie należy poddać modyfikacji genetycznej, zapobiegającej konwersji uzyskanego biowodoru. Metody biologii syntetycznej odgrywają więc główną rolę w projekcie CYANOFACTORY. Korzystając z ugruntowanej wiedzy o procesach biochemicznych i funkcjach genów, wprowadzono do mikroorganizmów fotosyntetyzujących wysoce swoiste modyfikacje, umożliwiające wytwarzanie biowodoru metodami inżynierii genetycznej. Jako że cyjanobakterie są nosicielami obcych genów, szczególny nacisk kładzie się na bezpieczeństwo. Uczestnicy projektu CYANOFACTORY wprowadzili materiał genetyczny, kodujący bardziej wydajne enzymy, oraz zmniejszyli udział genów odpowiedzialnych za niepotrzebną konwersję chemiczną uzyskanego wodoru. Przeprowadzono aklimatyzację szczepów, aby zwiększyć ich tolerancję na wytwarzane przez nie chemikalia i zmienne warunki wzrostu, na które są narażone w zewnętrznych fotobioreaktorach. Wprowadzono również mechanizm samounicestwienia, uruchamiany podczas przypadkowego wycieku cyjanobakterii z fotobioreaktorów do środowiska. Ta zaprogramowana śmierć komórki bazuje na parze toksyna-antytoksyna, obecnej w komórkach tych wodnych mikroorganizmów, i jest nieszkodliwa dla ludzi. Ostatnim etapem projektu CYANOFACTORY było stworzenie sieci połączonych ze sobą, 100-litrowych fotobioreaktorów, które miały wystarczająco spłaszczony kształt, aby zapewnić mikroorganizmom odpowiedni dostęp do światła. Ten układ umożliwił uczestnikom projektu walidację parametrów wytwarzania wodoru, określonych w eksperymentach laboratoryjnych na małą skalę, oraz identyfikację potencjalnego wąskiego gardła produkcji. Uczestnicy projektu przeszkolili wielu studentów i młodych naukowców, będących na progu kariery w tej ważnej dziedzinie badań nad mikrobiologiczną produkcją paliwa słonecznego. Wyraźnym priorytetem naukowców było zastosowanie innowacyjnej biologii syntetycznej i zaawansowanych fotobioreaktorów, oraz sposoby przetwarzania, przechowywania i analizowania pakietów danych o większej objętości. Synteza biowodoru przez cyjanobakterie nie konkuruje z sektorem produkcji żywności ani nie ma negatywnego wpływu na środowisko, gdyż wymaga niewiele więcej niż komórek mikroorganizmów, światła słonecznego i układu do wychwytywania biowodoru. Ta nowa technologia wpłynie korzystnie na rodzącą się europejską biogospodarkę dzięki hodowli genetycznie modyfikowanych organizmów na dużą skalę w sposób wydajny i ekonomiczny.
