Lepsze wykorzystanie materiału biochemicznego
Biotechnologia daje możliwość wykorzystania organizmów fotosyntetyzujących do produkcji związków chemicznych, co może pomóc sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na energię przy jednoczesnym zmniejszeniu zależności od paliw kopalnych. Jednym z wyzwań jest opracowanie stabilnej produkcji takich organizmów biologicznych na dużą skalę. W ramach finansowanego przez UE projektu PHOTO.COMM (Design & engineering of photosynthetic communities for industrial cultivation) przygotowano do tego zadania nową generację naukowców. W tym celu powstała sieć szkolenia początkowego (Initial Training Network) przygotowująca badaczy na nadejście zrównoważonej biotechnologii organizmów fotosyntetyzujących, mającej stać się głównym dostawcą towarów i energii. W ramach projektu PHOTO.COMM dwunastu początkujących oraz dwóch doświadczonych badaczy zostało włączonych do szkolenia z dziedziny projektowania i inżynierii syntetycznych społeczności mikroalg stymulowanych światłem z zamiarem ich wykorzystania w przemyśle. Przy takim samym nacisku na szkolenie liderów badań i przedsiębiorców, oczekuje się, że dorobek projektu przyczyni się do poprawy dobrobytu społeczno-gospodarczego UE. Naukowcy obrali pionierskie podejście do tworzenia synergistycznych społeczności mikroorganizmów. Zespół połączył algi eukariotyczne wymagające witaminy B12 z heterotroficzną bakterią dostarczającą witaminę B12 w zamian za produkty fotosyntezy. W ramach projektu PHOTO.COMM opracowano modele metaboliczne w skali całego genomu, mające pomóc naukowcom ocenić, które geny są niezbędne oraz czy ekspresja tylko wybranych genów mogłaby przynieść korzyści dla produkcji pożądanych substancji chemicznych na dużą skalę. Naukowcy stworzyli platformy technologiczne w celu produkcji różnych cyjanobakterii wiążących azot. Naukowcy uczestniczący w projekcie PHOTO.COMM wykorzystali manipulacje genetyczne w celu zwiększenia uwalniania amoniaku do pożywki poprzez obniżenie aktywności syntetazy glutaminowej. Zespół analizował naturalne konsorcja alg i bakterii z wykorzystaniem technik metagenomiki w celu zbadania interakcji zachodzących w przyrodzie. Technika ta została również zastosowana do próbek pochodzących z istniejących fotobioreaktorów przemysłowych. Oprócz tworzenia kokultur różnych mikroorganizmów, naukowcy z PHOTO.COMM zidentyfikowali nowe, regulacyjne kwasy rybonukleinowe, które można wykorzystać do poprawy produktywności niezbędnej do rozpoczęcia produkcji na skalę przemysłową. Zidentyfikowano już dwa potencjalnie użyteczne kwasy. Naukowcy zbadali znaczenie fosforylacji i już wdrożyli nowoczesne szlaki dla poprawy parametrów fotosyntezy. Wykorzystano szereg różnych platform technologicznych do opracowania innowacyjnej metody metatranskryptomicznej do badania mieszanych populacji mikroorganizmów. Ostatnim zadaniem zespołu jest poprawa sprawności i możliwości zastosowania bioreaktorów do hodowli gatunków cyjanobakterii i alg. Metoda PHOTO.COMM jest prawdopodobnie pierwszą metodą, w której tanie i w pełni biologiczne rozwiązania mogą zapewnić długoterminową stabilność i produktywność hodowli, znacząco przyczyniając się do poprawy wskaźników ekonomicznych UE i dobrobytu całych społeczeństw.
