Biotechnologická produkce PHA kopolymerů pomocí sinic

Biotechnological production of PHA copolymers in cyanobacteria

prezentace, poster

čeština

Sinice jsou ekologicky velmi významné fototrofní gramnegativní bakterie patřící mezi prokaryota. Sinice obsahují plastidy, díky čemuž jsou schopné kyslíkové fotosyntézy. Sinice syntetizují mnoho zajímavých metabolitů, jako je glykogen, lipidy, pigmenty (chlorofyly, karotenoidy, fykocyaniny), ale mezi jedny z nejzajímavějších metabolitů patří polyhydroxyalkanoáty (PHA). PHA jsou biodegradabilní biopolymery s podobnými vlastnostmi jako petrochemické plasty a vyskytují se v bakteriích v granulích. Řada prokaryot včetně sinic využívá PHA jako úložiště uhlíku a energie ve formě intracelulárních granulí. Nejběžnějším typem PHA je poly-3-hydroxybutyrát (PHB). PHA mohou produkovat i heterotrofní bakterie, jako je Cupriavidus necator H16 nebo Methylobacterium rhodesianum. PHA zvyšuje viabilitu bakterií, protože pomáhá bakteriím přežívat stresové podmínky – osmotický stres, UV záření, přítomnost těžkých kovů a xenobiotik, mrazy nebo vysoké teploty. Oba cyanobakteriální druhy z rodu Synechocystis jsou schopny syntézy kopolymerů v přítomnosti jejich strukturních prekurzorů. Synechocystis sp. PCC 6803 a Synechocystis salina CCALA 192 kultivované s acetátem a y-butyrolaktonem v dusík limitujícím médiu akumulují kopolymer 3-hydroxybutyrátu (3HB) a 4-hydroxybutyrátu (4HB). Složení kopolymeru 3HB-co-4HB je odlišné u Synechocystis sp. PCC 6803 a u Synechocystis salina CCALA 192, mění se také v závislosti na koncentraci dodaného prekurzoru. Schopnost syntetizovat 4HB byla poprvé u sinic potvrzena u druhu Synechococcus sp. PCC 7002 až v roce 2015 a u Synechocystis sp PCC 6803 v roce 2020. Financování: Tato studie byla částečně financována projektem GA19- 19-29651L Grantové agentury ČR (GAČR) a částečně financována Rakouským vědeckým fondem (FWF), projekt I 4082-B25. Zuzana Šedrlová je Brno Ph.D. Talent stipendista – Financováno Magistrátem města Brna.

Cyanobacteria are ecologically extremely important phototrophic gram-negative which belong to the prokaryotes, cyanobacteria contains plastids so they capable to do oxygenic photosynthesis. Cyanobacteria synthesize many interesting secondary metabolites as are various biologicaly active compounds such as glycogen, carotenoids and PHA. PHA are biodegradable biopolymers with similar properties as petrochemical plastics and they occure in bacteria in granules. Numerous prokaryotes including cyanobacteria use PHA as a storage of carbon and energy in form of intracellular granules. The most common type of PHA is poly-3-hydroxybutyrate (PHB). PHA can be produced by heterotrophic bacteria as well, such as Cupriavidus necator H16 or Methylobacterium rhodesianum. PHB raises fitness of bacteria because it helps the bacteria to survive the stress conditions – osmotic stress, UV radiation, freezing or high temperatures. Both strains are capable of co-polymer synthesis in presence of its structural precursor. The composition of co-polymer differs in Synechocystis sp. PCC 6803 and Synechocystis salina CCALA 192 and the composition of co-polymers also varies depending on the precursor concentration. Synechocystis sp. PCC 6803 and CCALA 192 cultivated with acetate and γ-butyrolakton accumulated co-polymer of 3-hydroxybutyrate (3HB) and 4-hydroxybutyrate (4HB). 4HB was for the first time in cyanobacteria reported in Synechococcus sp. PCC 7002 in 2015 an in PCC 6803 in 2020. Funding: This study was partly funded by the project GA19- 19-29651L of the Czech Science Foundation (GACR) and partly funded by the Austrian Science Fund (FWF), project I 4082-B25. Zuzana Sedrlova is Brno Ph.D. Talent Scholarship Holder – Funded by the Brno City Municipality.

Synechocystis, PHA, kopolymery

Synechocystis, PHA, copolymers

ŠEDRLOVÁ, Z.; SLANINOVÁ, E.; OBRUČA, S.

25. 4. 2022

ICCT 2022 Book of abstracts, Mikulov

1

1

1

https://www.icct.cz/cs/program/book-of-abstracts